構造力学教育ソフトウェアの開発

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建築を学ぶ学生にとって最も困難な必修科目は構造力学である。これは,目に見えない「曲げモーメント」などの概念を数学的に理解しなければならないからである。そこで,構造物に生じる力と変形をパソコン上で可視化し,学習者がリアルタイムで自由に仮想実験を行いながら力学を理解できるようなソフトウェアがあれば有益となる。本研究では,平面トラス,片持ち梁,単純梁,モール円を対象にした教育ソフトをJava言語で作成してきた。このソフトは次のような特徴を持つ。1.荷重の位置,大きさ,数をマウスだけで自由に変更できる。2.任意の微小領域の変形状態・応力・ひずみ分布を拡大表示できる。3.荷重を変更すると,変形状態,曲げモーメントなどすべての情報が画面上で連続的に変化する。平成16年度は,座屈を対象としたソフトを開発した。ここでは,1.柱頭に水平ばねを持つ部材の座屈,2.脚部に回転ばねを持つ部材の座屈,3.途中に複数の曲げばねを持つ部材の座屈,4.曲げ変形が連続的に生じる部材の座屈という順に学習できるようなメニューを提供した。これらのソフトは,ホームページhttp://kitten.ace.nitech.ac.jp/soft_j.htmlから誰でも無料かつオンラインで使用できる。このサイトには毎日平均約百件のアクセスがある。さらに,昨年度までに開発したソフトに基づいて,技報堂出版より構造力学の教科書を出版した。