衝撃力学

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衝撃力学

  • 著者名:宇治橋貞幸/宮崎祐介
  • 価格 ¥2,860(本体¥2,600)
  • コロナ社(2021/05発売)
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  • ISBN:9784339046656

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内容説明

衝撃に曝された機械や構造物では,材料の中を応力が波動となって伝播するという静荷重にはない問題がある。本書では,このような衝撃について,棒や梁・板などの基本構造部材を対象として,その動的応答解析の理論と方法を解説する。

目次

第I部 基礎編
1.弾性基礎方程式
1.1 三次元基礎方程式
 1.1.1 平衡方程式
 1.1.2 構成式
 1.1.3 連続条件式
 1.1.4 変位の方程式
 1.1.5 変位ポテンシャル
1.2 二次元基礎方程式
 1.2.1 平衝方程式
 1.2.2 構成式
 1.2.3 連続条件式
 1.2.4 変位の方程式
 1.2.5 変位ポテンシャル
1.3 一次元基礎方程式

2.板理論および梁理論
2.1 板理論
 2.1.1 ミンドリン理論
 2.1.2 ラグランジュ理論
2.2 梁理論
 2.2.1 ティモシェンコ理論
 2.2.2 ベルヌーイ・オイラー理論

3.棒の縦衝撃
3.1 波動方程式と棒中を伝播する波動の性質
 3.1.1 衝突速度と発生応力との関係
 3.1.2 応力波の伝播と反射および透過
3.2 図式解法による応力波解析
 3.2.1 衝撃力を受ける一端固定棒の問題
 3.2.2 衝撃力を受ける両端自由棒の問題
 3.2.3 剛壁に衝突する棒の問題
 3.2.4 棒と棒の二体衝突問題
3.3 波動方程式とラプラス変換による応力波解析
 3.3.1 波動方程式の一般解
 3.3.2 一端が固定された棒の衝撃問題
 3.3.3 両端自由棒の衝撃問題
 3.3.4 剛壁に衝突する棒の問題
 3.3.5 棒の二体衝突問題
3.4 棒の縦衝撃問題における逆解析

4.梁の曲げ衝撃
4.1 基礎方程式
4.2 両端単純支持梁の衝撃応答問題
 4.2.1 フーリエ級数による解析
 4.2.2 部分分布荷重の場合
 4.2.3 集中荷重の場合
 4.2.4 等分布荷重の場合
 4.2.5 数値計算例
4.3 さまざまな境界条件を有する梁
 4.3.1 境界条件
 4.3.2 境界条件と固有振動数
4.4 対称な境界条件を有する梁の衝撃応答問題(切断法)
 4.4.1 両端単純支持梁
 4.4.2 両端固定梁
 4.4.3 数値計算例
4.5 片持梁の衝撃応答問題
 4.5.1 先端に集中荷重を受ける場合
 4.5.2 等分布衝撃荷重を受ける場合
 4.5.3 数値計算例
4.6 荷重がさまざまな時間変化をする場合の応答
 4.6.1 時間応答関数の計算
 4.6.2 さまざまなパルス形状に対する時間応答関数
4.7 荷重の持続時間と波形が梁の応答に与える影響
 4.7.1 荷重が長方形パルス状に変化する場合
 4.7.2 荷重が半正弦波パルス状に変化する場合
 4.7.3 荷重パルス形状と持続時間の影響

5.板の曲げ衝撃
5.1 基礎方程式
5.2 周辺単純支持板の衝撃応答
 5.2.1 フーリエ級数による解析
 5.2.2 部分分布荷重の場合
 5.2.3 集中荷重の場合
 5.2.4 等分布荷重の場合
5.3 数値計算例
 5.3.1 集中荷重の場合
 5.3.2 等分布荷重の場合

第II部 実践編
6.弾性限度を超えた衝撃問題
6.1 棒の弾塑性衝撃応答の解析
 6.1.1 特性曲線に基づいた図式解法
 6.1.2 衝撃荷重を受ける半無限長棒の弾塑性応答
 6.1.3 自由端に衝撃を受ける固定棒の弾塑性応答
 6.1.4 剛体壁に衝突する棒の弾塑性応答
6.2 衝撃速度が高い場合の材料の挙動(ひずみ速度の影響)

7.理論解析の適用性
7.1 棒の縦衝撃理論の検証
 7.1.1 インピーダンスが同じ二本の棒の衝突(実験との比較)
 7.1.2 インピーダンスが異なる二本の棒の衝突(実験との比較)
 7.1.3 弾性限度を超える棒の衝突(有限要素法との比較)
7.2 梁の曲げ衝撃理論の検証(有限要素法との比較)
7.3 検証のまとめ

8.ばね・質点モデルによる衝撃応答解析
8.1 棒のばね・質点系へのモデル化と衝撃応答解析(一自由度の場合)
8.2 棒のばね・質点系へのモデル化と衝撃応答解析(二自由度の場合)
8.3 コーシーの留数定理によるラプラス逆変換
 8.3.1 一自由度ばね・質点モデルの場合
 8.3.2 二自由度ばね・質点モデルの場合
8.4 数値計算例

付録A ヘルツの接触理論
付録B 動的有限要素法の基礎理論
 B.1 基礎方程式
 B.2 弱形式
 B.3 有限要素近似
 B.4 時間積分法
 B.5 解析例
付録C 数学公式
 C.1 三角関数と双曲線関数
 C.2 オイラー(Euler)の公式関係
 C.3 ネイピア数(Napier constant,自然対数の底)関係
 C.4 テイラー(Taylor)展開
 C.5 ロピタル(L’Hospital)の定理
 C.6 ラプラス(Laplace)変換関係

引用・参考文献
索引