静定問題と不静定問題
1. 静定問題と不静定問題の違いを説明できる
目標
2. 不静定問題を解くことができる
1/6
P
a b c
x
Ra
ℓ1 ℓ2
静定問題
[演] 反力を求めよ.
Ra
=∴ − P
Ra + P 0=
力の釣合い方程式
力の釣合い方程式のみで反力が決定
未知変数の数 釣合い方程式の数=
Ra Ra + P 0=
静定問題
軸方向荷重: P
Eヤング率:材料
荷重
長さ: ℓ形状 断面積: A
2/6
P
a b c
x
Ra
ℓ1 ℓ2
不静定問題
反力を求めよ. 力の釣合い方程式
Rc
Ra + P 0=+ Rc
未知変数の数 釣合い方程式の数
Ra Rc Ra + P 0=+ Rc
どうする?
幾何学的条件を考える
軸方向荷重: P
Eヤング率:材料
荷重
長さ: ℓ形状 断面積: A
>
不静定問題
力の釣合い方程式のみでは
反力が決まらない
変形に関する条件 3/6
=
P
a b c
x
Ra
ℓ1 ℓ2
幾何学的条件は?
反力を求めよ.
Rc
Δℓ1 Δℓ2
P
Ra
N1 N1
Rc
N1 Ra−= Δℓ1=
AE
ℓ1Ra−
全長が変化しない
N2=Rc Δℓ2=
AE
ℓ2Rc
Ra
N2N2
Rc
P
Δℓ 0=
ℓ1Ra− + ℓ2Rc 0=∴
未知反力を既知として変形量を評価
ab 区間
bc 区間
ac 区間
0=Δℓ1+ Δℓ2Δℓ =
4/6
不静定問題の解き方
① 作用する反力を図示する
② 力の釣合いを考える
③ 幾何学的条件を考える
④ 反力を決定する
P
a b c
x
Ra
ℓ1 ℓ2
反力を求めよ.
Rc
Δℓ1 Δℓ2
軸方向荷重: P
Eヤング率:材料
荷重
長さ: ℓ形状 断面積: A
Ra + P 0=+ Rc
未知変数の数 方程式の数=
Ra Rc=
ℓ
ℓ2
− P
ℓ
ℓ1
− P=
+Δℓ1 Δℓ2 0=
ℓ1Ra− + ℓ2Rc 0=∴
不静定問題
反力に関する
新たな方程式
Ra Rc
ℓ1Ra− + ℓ2Rc 0=
Ra + P 0=+ Rc
5/6
まとめ
1. 静定問題と不静定問題の違いを説明できる
2. 不静定問題を解くことができる
未知変数の数 力の釣合い方程式の数=静定問題
不静定問題 未知変数の数 力の釣合い方程式の数>
① 作用する反力を図示する
② 力の釣合いを考える
③ 幾何学的条件を考える
④ 反力を決定する
未知反力を既知として扱う
反力が力の釣り合いから決定できない場合
反力を既知量として幾何学的条件を検討 6/6

【材料力学】静定問題と不静定問題

  • 1.
  • 2.
    P a b c x Ra ℓ1ℓ2 静定問題 [演] 反力を求めよ. Ra =∴ − P Ra + P 0= 力の釣合い方程式 力の釣合い方程式のみで反力が決定 未知変数の数 釣合い方程式の数= Ra Ra + P 0= 静定問題 軸方向荷重: P Eヤング率:材料 荷重 長さ: ℓ形状 断面積: A 2/6
  • 3.
    P a b c x Ra ℓ1ℓ2 不静定問題 反力を求めよ. 力の釣合い方程式 Rc Ra + P 0=+ Rc 未知変数の数 釣合い方程式の数 Ra Rc Ra + P 0=+ Rc どうする? 幾何学的条件を考える 軸方向荷重: P Eヤング率:材料 荷重 長さ: ℓ形状 断面積: A > 不静定問題 力の釣合い方程式のみでは 反力が決まらない 変形に関する条件 3/6 =
  • 4.
    P a b c x Ra ℓ1ℓ2 幾何学的条件は? 反力を求めよ. Rc Δℓ1 Δℓ2 P Ra N1 N1 Rc N1 Ra−= Δℓ1= AE ℓ1Ra− 全長が変化しない N2=Rc Δℓ2= AE ℓ2Rc Ra N2N2 Rc P Δℓ 0= ℓ1Ra− + ℓ2Rc 0=∴ 未知反力を既知として変形量を評価 ab 区間 bc 区間 ac 区間 0=Δℓ1+ Δℓ2Δℓ = 4/6
  • 5.
    不静定問題の解き方 ① 作用する反力を図示する ② 力の釣合いを考える ③幾何学的条件を考える ④ 反力を決定する P a b c x Ra ℓ1 ℓ2 反力を求めよ. Rc Δℓ1 Δℓ2 軸方向荷重: P Eヤング率:材料 荷重 長さ: ℓ形状 断面積: A Ra + P 0=+ Rc 未知変数の数 方程式の数= Ra Rc= ℓ ℓ2 − P ℓ ℓ1 − P= +Δℓ1 Δℓ2 0= ℓ1Ra− + ℓ2Rc 0=∴ 不静定問題 反力に関する 新たな方程式 Ra Rc ℓ1Ra− + ℓ2Rc 0= Ra + P 0=+ Rc 5/6
  • 6.
    まとめ 1. 静定問題と不静定問題の違いを説明できる 2. 不静定問題を解くことができる 未知変数の数力の釣合い方程式の数=静定問題 不静定問題 未知変数の数 力の釣合い方程式の数> ① 作用する反力を図示する ② 力の釣合いを考える ③ 幾何学的条件を考える ④ 反力を決定する 未知反力を既知として扱う 反力が力の釣り合いから決定できない場合 反力を既知量として幾何学的条件を検討 6/6

Editor's Notes

  • #2 目標設定で進め方も説明 1. 必要性を理解する(具体的かつ好奇心の湧く目的設定) 2.理論を理解する(ここまで15分で) 3. 使い方を習得する (ここは10分、6分演習+4分解説の振返り 楽しい体験にするには??) グループで全員説明できるまでの時間を競うゲーム 25分1セット 4セット(2セット、休憩(5分)、2セット) 演習で前回の振り返りを仕掛ける 演習で間接的に説明の良し悪しをフィードバックさせる 映画で材力
  • #4 方向がわからないので、正方向に反力を仮定する