基礎振動工学及び演習
 Fundamentals and Exercises in Engineering Vibration
 担当教員:Langhthjem Mikael(ランジェム ミカエル)
 担当教員の所属:大学院理工学研究科(工学系)機械システム工学分野
 開講学年:2年  開講学期:後期  単位数:2単位  開講形態:講義
 開講対象:システム創成工学科(機械システム工学分野配属)  科目区分:専門科目・必修 
【授業概要】
・テーマ
振動現象の理解。振動解析法の基礎理論の修得とその有用性を理解する。
・到達目標
1) 振動現象を理解できること。また,振動制御,振動絶縁,振動利用技術に必要な振動の基礎理論を把握できること。
2) ニュートンの第2法則またはダランベールの原理に基づき,要素に働く力とモーメントのつりあいから振動現象を支配する運動方程式の誘導ができること。
3) 自由振動,強制振動,固有振動数,周期,固有振動モード,減衰振動,連成振動,共振現象について具体的な説明ができること。
・キーワード
自由振動,強制振動,運動の法則,振動解析法,減衰系,連成,共振,振動制御,振動絶縁

【科目の位置付け】
学習・教育目標 (G)「機械工学の基礎力」(重み1.0)の修得 に対応する科目である。

【授業計画】
・授業の方法
講義と演習を交互に行う1回90分の授業を15週にわたり行います。演習の一部として復習のレポート提出を課します。
・日程
第1週 振動の世界の紹介:いろいろな振動現象,振動による災害,
振動の計測法,振動の積極的利用など
(予習)身の回りの振動現象にはどんなものがあるか,考えておくこと。
(復習)「振動とは何か」のビデオの内容の要点をレポートとして提出すること。
第2週 振動とその性質:振動とは何か,調和振動,不規則振動
(予習)テキスト(P1-3)を読んで振動,振動数,周期の意味を確認しておくこと。
(復習)問題1.2から課せられる課題をレポートとして提出すること。
[1自由度系の振動]
第3週 減衰のない自由振動,調和振動,固有振動数,固有振動周期
(予習)テキスト(P15-20)を読んで,運動方程式の求め方,2階線形常微分方程式の解法を確認しておくこと。
(復習)問題2.1から課せられる課題をレポートとして提出すること。
第4週 減衰のない自由振動,振り子の自由振動,合成ばね定数,単振子,振子の等時性
(予習)テキスト(P20-25)を読んで,運動方程式の求め方,ばね定数,復元力,振子とは何か確認しておくこと。
(復習))問題2.2,2.3から課せられる課題をレポートとして提出すること。
第5週 エネルギ法とその応用例,
(予習)テキスト(P26-29)を読んで,運動エネルギ,位置エネルギ,弾性エネルギ,エネルギ保存則とは何か確認しておくこと。
(復習)問題2.4から課せられる課題をレポートとして提出すること。
第6週 粘性減衰のある場合の自由振動
(予習)テキスト(P32-37)を読んで,粘性,摩擦,減衰,ダッシュポット,2階線形常微分方程式の解法を確認しておくこと。
(復習)典型的減衰曲線の概形をレポートとして提出すること。
第7週 粘性減衰のある場合の自由振動
(予習)テキスト(P36-42)を読んで,2階線形常微分方程式の解法,双曲線関数,オイラーの公式を確認しておくこと。また問題2.7の(1),(3)を読んでおくこと。
(復習)問題2.7から課せられる課題をレポートとして提出すること。
第8週 粘性減衰のある場合の自由振動,過減衰,臨界減衰,対数減衰率
(予習)テキスト(P40-43) を読んで,対数と指数の関係を確認しておくこと。また問題2.7の(4),(5),(6)を読んでおくこと。
(復習)問題2.7から課せられる課題をレポートとして提出すること。
第9週 減衰のない強制振動,粘性減衰のある場合の強制振動,強制外力
(予習)テキスト(P47-54)を読んで,非同次2階線形常微分方程式の解法における特解,また共振とは何か確認しておくこと。
(復習)非同次2階線形常微分方程式の課題をレポートとして提出すること。
第10週 変位による強制振動,強制変位
(予習)テキスト(P61-64)を読んで,運動方程式の求め方,2階線形常微分方程式の解法における特解,また相対変位とは何か確認しておくこと。
(復習)問題3.4から課せられる課題をレポートとして提出すること。
第11週 変位による強制振動
(予習)テキスト(P64) 問題3.4の(2),(3),(4)を読んでおくこと。波長,危険速度とは何か調べておくこと。
(復習)問題3.4から課せられる課題をレポートとして提出すること。
第12週 回転軸の振動と危険速度,振動の伝達と絶縁
(予習)テキスト(P66-69,91-98)を読んでおくこと。
(復習)問題3.6から課せられる課題をレポートとして提出すること。
[2自由度系の振動]
第13週 2自由度系の自由振動
(予習)テキスト(P101-105)を読んで,運動方程式の求め方,2階連立線形常微分方程式の解法を確認しておくこと。
(復習)問題4.2から課せられる課題をレポートとして提出すること。
第14週 2自由度系の自由振動,強制振動
(予習))テキスト(P105-108)を読んでおくこと。また問題4.2の(4),(5),(6)を読んでおくこと。
(復習)問題4.2から課せられる課題をレポートとして提出すること。
第15週 総括および期末試験

【学習の方法】
・受講のあり方
毎回の講義を良く聞いて理解すること。それを授業中に行われる演習問題でチェックし,分からないことは質問すること。
・授業時間外学習へのアドバイス
あらかじめ授業計画で指定されたテキストの箇所,事項などに目を通して授業にのぞむこと。復習として,毎回出題される課題をきちんと自分で解いてみること。さらに参考書で類似の問題を解いてみること。

【成績の評価】
・基準
1) 振動現象を理解,説明できる。また,振動制御,振動絶縁,振動利用技術に必要な振動の基礎理論を説明できる。
2) ニュートンの第2法則またはダランベールの原理に基づき,要素に働く力とモーメントのつりあいから振動現象を支配する運動方程式の誘導ができる。
3) 自由振動,強制振動,固有振動数,周期,固有振動モード,減衰振動,連成振動,共振現象について具体的な説明ができる。
・方法
期末筆記試験を60点,演習およびレポート、またはミニテストなどを40点とし,成績を決定する。合格ラインは60点とする。

【テキスト・参考書】
テキスト:斎藤秀雄、工業基礎振動学、養賢堂,3,600円
参考書:
1.藤田勝久,振動工学,森北出版,2,800円
2.S.P.Timoshenko 他2名,谷口・田村共訳,[新版]工業振動学,コロナ社
3.振動工学ハンドブック,養賢堂

【その他】
・学生へのメッセージ
振動工学は,機械工学の分野では基礎的かつ必要不可欠な科目です。ほとんどの人が,エンジニアとしてなんらかの形でおつき合いすることになる分野です。身近な振動現象の理解や機械構造物の耐震設計,振動の積極的利用に役立つことを感じて下さい。講義中使用した基礎的な数学,特に微分方程式の解法などで不明な点をそのままにせず,必ず復習し習得しておくこと。ノートはまめに取ること。講義中の私語は厳禁。
・オフィス・アワー
毎日16:00-17:00(6-305号室)

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