海技に携わるエンジニア・学生のための材料力学

志摩政幸・地引達弘 共著

本書は,海技に携わる学生,技術者にわかりやすく材料力学の初歩を解説することを主目的とし,各章にはその理解を助ける上で重要と考えられる例題に加え,過去の海技試験問題を含む演習問題を載せ,丁寧な解答を載せた。

書籍データ

発行年月 2016年1月
判型 A5
ページ数 256ページ
定価 本体2,700円+税
ISBNコード 978-4-303-55160-5

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概要

 船舶をはじめ,機械・構造物を設計・製作する技術者,またそれらを運航・運用する技術者にとり,材料力学は必要不可欠な知識のひとつである。そのため,ほとんどの大学・高専で学ぶ機械系学生は,材料力学を必修科目として履修している。
 本書は,著者の大学での学部2年生を対象とした材料力学の講義ノートをもとに書き下したものである。その内容は,主に棒要素に引張・圧縮,せん断,曲げやねじりが作用するときの応力と変形(ひずみ)解析などである。加えて,応力とひずみの関係,応力の座標変換,材料の機械的性質,破損の諸説などについても述べている。本書は,海技に携わる学生,技術者にわかりやすく材料力学の初歩を解説することを主目的とし,各章にはその理解を助ける上で重要と考えられる例題に加え,過去の海技試験問題を含む演習問題を載せ,丁寧な解答を載せた。
 本書では,特に次の4点に配慮した。その一は,材料力学を学ぶ上で静力学の知識は欠かせないため,その初歩である“自由物体図”と力(モーメントを含む)のつり合いについて第1章でわかりやすく説明した。その二は,使用する単位系である。近年学術論文などでは国際単位系が使われているが,製造現場など実務の分野では依然として工学単位系も使用されている。そのため,本書では意図的に両方の単位系を使うこととし,また単位の換算についても示した。その三として,読者の便を考慮し,やや冗長となるが計算式の誘導過程も記述するよう心がけた。その四は,各章末に関係するコラムを載せ材料力学という学問に興味を持ってもらうように努めた。 (「まえがき」より抜粋)

目次

第1章 材料力学を学ぶにあたって
 1.1 材料力学とは
 1.2 外部作用の種類
 1.3 自由物体図とつり合い条件式
 1.4 材料力学と単位
 演習問題
 コラム《1》 船体に作用する

第2章 応力とひずみ
 2.1 応 力
 2.2 ひずみ
 2.3 弾性体における応力とひずみの関係
  2.3.1 弾性および機械的性質
  2.3.2 弾性係数
 2.4 許容応力と安全率
 演習問題
 コラム《2》 延性材料・脆性材料

第3章 引張と圧縮
 3.1 棒要素に生じる応力と変形
 3.2 トラス構造
 3.3 熱応力
 3.4 残留応力・初期応力
 3.5 応力集中
 演習問題
 コラム《3》 線形破壊力学

第4章 組み合わせ応力
 4.1 応力の座標変換
 4.2 モールの応力円
 4.3 構成方程式
 4.4 弾性係数間の関係
 4.5 平面応力
 演習問題
 コラム《4》 フェイルセーフ

第5章 はりのせん断力と曲げモーメント
 5.1 はりの種類
 5.2 せん断力および曲げモーメント
 5.3 せん断力と曲げモーメントの求め方
 5.4 はりに対する重ね合わせの原理
 5.5 分布荷重の取り扱い
 5.6 荷重,せん断力,曲げモーメントの関係
 演習問題
 コラム《5》 せん断応力と曲げモーメント

第6章 はりに生じる応力
 6.1 断面一次モーメント,断面二次モーメント
 6.2 曲げ応力
 6.3 せん断応力
 6.4 変断面はりの応力
 演習問題
 コラム《6》 船体の曲げ変形

第7章 はりの変形
 7.1 たわみ曲線の微分方程式
 7.2 不静定はりへの応用
 演習問題
 コラム《7》 等価節点力

第8章 ねじり
 8.1 丸軸のねじり
  8.1.1 中実丸軸
  8.1.2 中空丸軸
 8.2 伝導軸
 8.3 曲げとねじりを同時に受ける丸軸
 8.4 円筒形コイルばねの応力と変形
 演習問題
 コラム《8》 トルクレンチ

第9章 長柱の座屈
 9.1 両端回転端の柱の座屈
 9.2 種々の支持条件に対する座屈
 9.3 オイラーの式の適用限界と実験公式
 演習問題
 コラム《9》 座屈強度

第10章 弾性ひずみエネルギとその応用
 10.1 弾性ひずみエネルギ
 10.2 弾性ひずみエネルギによる衝撃応力の解析
 10.3 カスチリアーノの定理と構造物の解析
 演習問題
 コラム《10》 有限要素法

第11章 多くの諸問題
 11.1 曲りはり
 11.2 内外圧を受ける厚肉円筒
 11.3 破損の諸法則
 11.4 疲労とクリープ
  11.4.1 疲 労
  11.4.2 クリープ
 演習問題
 コラム《11》 フレッチング疲労