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最終更新日:2017.10.16

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実験力学ハンドブック

実験力学ハンドブック

B5/660ページ/2008年01月30日
ISBN978-4-254-20130-7 C3050
定価30,240円(本体28,000円+税)

日本実験力学会 編

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紀伊國屋書店 旭屋倶楽部 東京都書店案内

工学の分野では,各種力学系を中心に,コンピュータの進歩に合わせたシミュレーションの前提となる基礎的体系的理解が必要とされている。本書は各分野での実験力学の方法を述べた集大成。
〔内容〕〈基礎編〉固体/流体/混相流体/熱/振動波動/衝撃/電磁波/信号処理/画像処理/電気回路/他,〈計測法編〉変位測定/ひずみ測定/応力測定/速度測定/他,〈応用編〉高温材料/環境/原子力/土木建築/ロボット/医用工学/船舶/宇宙/資源/エネルギー/他

編集部から

 実験力学とはなんでしょうか? まず機械力学,材料力学,流体力学などと同等の言葉ではありません。むしろ手法から来た用語なのです。すなわち,衝撃・振動,応力・ひずみ・変位,破壊現象解析などを「光」「音波」「温度」など非接触型の物理現象によりコンピュータ画像処理した実験手法からもたらされる「力学」です。これはシミュレーションという手法と同様に,今後の産業界の研究開発に大きな武器となっていくでしょう。
 なお,日本実験力学会とは日本光弾性学会の発展的改称と聞けば,ああなるほどと思ってくれるはずです。
 この大部の本は,読者の活用を考慮して大きく3つに分けました。まず[基礎編]として熱,振動,電磁波,電気回路など物理現象の総合的理解を得てもらいます。通常は次に[応用編]がくるものです。しかし,本書はその前段階として[計測法編]を用意してあります。これは実験をするためには測定の精度・感度の向上と標準化が大変重要だからです。共通の土俵で比較対照しなくては意味をなさないのは自明のことです。そして最後に[応用編]で締めくくるのですが,この[応用編]こそに本書の大きな特色があります。
 もちろん機械系・材料系が大きな分野を占めるのですが,「実験力学」はもっともっと広い範囲をカバーしています。そのために,環境工学,工業化学,土木工学,医用工学,宇宙工学,資源工学,船舶工学など工学の全分野,はたまたスポーツ科学までの応用例を展開しているのです。
 本書は上述した内容構成からもわかるように,研究者よりも現場技術者を主な読者ターゲットにしています。当然執筆者も大学・研究機関の先生だけでなく企業技術者の方も相当数参画しています。このような「広く・深く」の企画が販売面においても成功することを大いに期待しています。(森田)

執筆者一覧

【編集委員(五十音順)】
井口学,松井剛一,横山隆
【執筆者(五十音順)】
青島伸治,朝倉國臣,新川和夫,五十嵐寛昌,井口学,石井俊夫,石川晴雄,伊藤秀美,岩城智香子,岩瀬正則,岩田節雄,上田和永,碓井建夫,臼田孝,内野正和,内海秀幸,梅崎栄作,梅田章,大笹憲一,大嶋新一,大参達也,小川恭孝,小木曽良治,荻原慎二,加治増夫,梶島岳夫,柏谷賢治,加藤章,加藤健司,加藤木健,川端弘俊,菅野昭,菊池正紀,栗田政則,栗原昇,黒江敏史,黒崎茂,黒部淳,小玉乃理子,小松正志,小宮一仁,阪上隆英,榊原潤,佐々木具文,佐々木康,佐藤宏介,澤井徹,設樂守良,島本聡,清水紘治,社河内敏彦,鈴木新一,須藤誠一,隆雅久,武田靖,田坂裕司,田中正暁,棚橋隆彦,谷下一夫,Cheong Kar Hooi,辻伸泰,辻裕,土井卓也,徳永宏彦,戸田裕己,豊岡了,中原寛子,西尾茂,西岡俊久,西川出,新田勇,英崇夫,速水尚,藤井賢一,藤垣元治,藤川重雄,藤田修,藤野宏和,二瀬克規,古川義純,町田賢司,松井剛一,松内一雄,三浦誠司,水野義照,三村耕司,宮崎文夫,村井祐一,村田頼信,村山聡,毛利哲雄,森きよみ,森田康之,森本吉春,文字秀明,安田秀幸,山下善弘,山本裕子,山本衛,結城宏信,横山隆,吉村忍,米山聡

目次

.基礎編

1 固体
1.1 材料学
1.2 材料強度
1.3 材料力学
1.4 弾性力学
1.5 塑性力学
1.6 固体力学

2 流体
2.1 流体固有の性質
2.2 流体力学
2.3 数値計算

3 混相流体
3.1 混相流概説
3.2 気液2相流
3.3 固気2相流
3.4 混相噴流
3.5 機能性流体

4 熱
4.1 熱力学
4.2 化学熱力学
4.3 伝熱工学

5 振動・波動
5.1 振動の種類
5.2 調和振動の表示
5.3 調和振動の合成と分解
5.4 振動系を構成する基本要素と自由度
5.5 等価系
5.6 固有角振動数
5.7 1自由度系の振動
5.8 2自由度系および多自由度系(集中定数系)の振動
5.9 連続体(分布定数系)の振動:波動
5.10 不規則振動

6 衝撃
6.1 衝撃材料試験法
6.2 高速破壊実験法

7 電磁波
7.1 マクスウェルの方程式
7.2 波動方程式
7.3 平面波
7.4 偏 波
7.5 ポインティングベクトル
7.6 反射と屈折

8 信号収録・処理
8.1 電気信号への変換,伝送,増幅
8.2 アナログ電気信号の増幅および関連事項
8.3 ディジタル信号への変換とサンプリング定理
8.4 パソコンおよびワンチップマイクロコンピュータによるデータ収録・転送
8.5 統計的信号処理

9 画像処理
9.1 はじめに
9.2 画像入力ハードウェア
9.3 画像データの形式
9.4 画像計測で使う画像処理
9.5 ノイズの低減手法
9.6 全視野計測におけるソフトウェア開発について

10 電気・論理回路
10.1 電気回路
10.2 論理回路

.計測法編

11 計測の基礎
11.1 計測についての基本的考え方
11.2 計測対象とその誤差
11.3 単位系

12 変位の測定
12.1 幾何学的モアレ法
12.2 回折モアレ干渉法
12.3 ホログラフィ法
12.4 超音波ホログラフィ
12.5 スペックル干渉法
12.6 スペックル写真法
12.7 ディジタルホログラフィ法
12.8 コースティックス法
12.9 ハイブリッド法
12.10 レーザ干渉法
12.11 光ファイバ
12.12 ディジタル画像相関法

13 ひずみ測定
13.1 磁気ひずみ応力測定法
13.2 電気抵抗ひずみゲージ法
13.3 光ファイバひずみゲージ法

14 応力測定
14.1 X線応力測定法
14.2 音弾性応力測定
14.3 残留応力の測定
14.4 応力塗料膜法
14.5 光弾性法

15 速度の測定
15.1 ピトー管
15.2 熱線流速計
15.3 レーザドップラー流速計
15.4 粒子画像流速計

16 加速度の測定
16.1 加速度はベクトル量である
16.2 加速度の検出原理と加速度計の数学モデル
16.3 加速度計測のキーワード
16.4 加速度計の分類
16.5 規格と加速度計感度の計測方法
16.6 精 度
16.7 結 び

17 流量の測定
17.1 はじめに
17.2 流量測定方式の分類
17.3 体積流量計
17.4 質量流量計
17.5 積算体積流量計
17.6 おわりに

18 圧力測定
18.1 はじめに
18.2 圧力の定義
18.3 絶対圧,大気圧,ゲージ圧
18.4 総圧,静圧,動圧
18.5 圧力の測定原理と各種圧力計
18.6 圧力計の校正
18.7 圧力計への圧力の導き方の留意点
18.8 おわりに

19 温度測定
19.1 赤外線サーモグラフィ法
19.2 熱弾性応力解析法

20 湿度測定
20.1 はじめに
20.2 湿潤空気中の湿度の定義
20.3 湿度の測定法
20.4 湿度計の取扱い
20.5 湿度計の校正
20.6 おわりに

21 熱伝達測定
21.1 直接通電加熱法
21.2 加熱ブロック法
21.3 蒸気加熱法
21.4 熱流束センサ
21.5 非定常熱伝達の測定

22 接触角の測定
22.1 測定における注意事項
22.2 接触角の測定方法
22.3 軸対称の液体表面形状を利用する方法
22.4 2次元メニスカスの形状を利用する方法

23 形状測定法
23.1 はじめに
23.2 非接触形状計測法
23.3 投影格子の位相解析
23.4 格子投影による形状測定手法
23.5 位相評価値を用いた形状合成手法による適用範囲の拡大

24 流体の可視化
24.1 可視化手法の分類
24.2 可視化手法の原理と特徴

25 標準計量法
25.1 時間と周波数
25.2 質 量
25.3 密 度
25.4 流 速
25.5 加速度

26 光学的応力・ひずみ測定法の標準化
26.1 光学的応力・ひずみ測定法標準化活動の概要
26.2 応力・ひずみ測定に関する規格の現状
26.3 標準化活動
26.4 今後の標準化活動について

.応用編

27 高温材料プロセス
27.1 精 錬
27.2 凝 固
27.3 圧 延
27.4 組織計算
27.5 数値流動解析
27.6 ぬれ性とその応用

28 環境工学
28.1 水処理・エコプロセス
28.2 廃棄物焼却炉

29 原子力工学
29.1 原子力工学での実験力学適用の背景
29.2 サイジング法とその特徴
29.3 超音波による欠陥の検出とサイジング
29.4 渦流探傷による欠陥の検出とサイジング
29.5 レーザ超音波法
29.6 ラム波AEによるタンクの検査
29.7 超音波アクティブIR
29.8 高速炉における熱流動場

30 石油・化学プラント
30.1 はじめに
30.2 FCCプロセスの概要

31 知的複合材料
31.1 TiNiファイバ強化複合材料における形状回復力の制御
31.2 知的光弾性材料(SMA・FEC)を用いたき裂閉鎖作用の解析
31.3 形状記憶TiNiファイバ強化複合材料での疲労き裂進展抑制
31.4 橋梁床板モデルの制振効果

32 時間依存性材料
32.1 はじめに
32.2 粘弾性材料の構成方程式
32.3 リラクゼーション積分法則
32.4 時間・温度換算因子
32.5 物性計測法
32.6 擬弾性
32.7 近年の研究報告

33 土木工学と建築学
33.1 総 説
33.2 土およびコンクリートの材料・力学特性を求める力学試験
33.3 実大3次元振動破壊実験施設
33.4 遠心模型実験

34 橋梁
34.1 はじめに
34.2 衝撃荷重載荷試験装置による橋脚の破壊現象確認実験
34.3 鋼橋の腐食・き裂進展現象の検出と監視システム
34.4 位相シフトディジタルホログラフィ干渉法による微小変位分布・ひずみ分布計測
34.5 橋梁の挙動現象の全視野的観測技術

35 破壊力学
35.1 はじめに
35.2 界面き裂
35.3 繊維強化複合材料
35.4 測定・評価法
35.5 構造ヘルスモニタリングとリスクアセスメント
35.6 おわりに

36 ロボット
36.1 はじめに
36.2 卓球ロボット
36.3 卓球タスク
36.4 ボールイベント
36.5 ボールの状態推定
36.6 打撃条件の決定
36.7 実験結果

37 空調機用熱交換器
37.1 空調用熱交換器の概要
37.2 空調用熱交換器の各熱抵抗の測定方法
37.3 冷媒分流技術の評価方法
37.4 おわりに

38 液体充てん包装袋
38.1 はじめに
38.2 液体充てん包装
38.3 液体充てんとヒートシールの関係
38.4 液体充てんとヒートシール不良
38.5 液体充てん包装における今後の課題

39 医用工学
39.1 はじめに
39.2 血球分析一般
39.3 電気抵抗検出による血球体積測定技術
39.4 血球への光照射で発生する散乱光や蛍光検出による血球分類技術
39.5 血球位置を制御する流体制御技術
39.6 血球分析システム(装置)の紹介
39.7 おわりに

40 バイオメカニクス
40.1 腱・靭帯
40.2 骨
40.3 歯
40.4 流 体

41 船舶工学
41.1 はじめに
41.2 性能推定実験
41.3 伴流分布計測
41.4 キャビテーション対策
41.5 船体運動の計測

42 宇宙工学
42.1 はじめに
42.2 微小重力環境を得る手段
42.3 微小重力レベルへの要求と実験上の制約
42.4 微小重力実験で用いられる代表的計測手段
42.5 微小重力実験の実例
42.6 微小重力実験の数値計算との対応

43 資源工学
43.1 ペースト充てん
43.2 豊羽鉱山の廃滓およびペースト製造設備
43.3 流送試験
43.4 室内実験
43.5 現場でのトラブル

44 真実接触面積の測定
44.1 はじめに
44.2 接触面顕微鏡
44.3 高分子薄膜を用いた真実接触面の測定法
44.4 観察結果の一例
44.5 おわりに

45 マイクロ・ナノテクノロジーにおける光学的計測システム
45.1 はじめに
45.2 微小構造物の3次元形状計測のための顕微干渉システム
45.3 統計干渉法によるマイクロ領域の超高精度非接触ひずみ解析
45.4 まとめ

46 低温工学
46.1 はじめに
46.2 過冷却水中での氷結晶成長を支配する素過程
46.3 氷結晶の自由成長法
46.4 氷結晶の一方向成長法

47 エネルギー(太陽電池)
47.1 はじめに
47.2 太陽電池の原理と種類
47.3 太陽電池モジュールの概要
47.4 太陽電池の測定方法
47.5 モジュール作成方法
47.6 モジュールの試験方法
47.7 応用例
47.8 おわりに

48 超音波の応用(超音波流速分布計)
48.1 はじめに
48.2 測定原理
48.3 適用例
48.4 まとめと展望

49 熱交換器
49.1 熱交換器の概要
49.2 従来の研究
49.3 計測手法
49.4 まとめ

50 接着接合
50.1 接着接合と力学
50.2 接着接合の応用技術と評価
50.3 接着の先端技術と実験力学

51 高温融体用センサ
51.1 温度センサ
51.2 溶鋼用カーボンセンサ
51.3 溶鋼用酸素センサ
51.4 溶銑用シリコンセンサ
51.5 溶鋼用アルミニウムセンサ
51.6 溶銑用リンセンサ
51.7 FeO活量
51.8 溶鋼用水素センサ
51.9 溶鋼用窒素センサ
51.10 介在物センサ

52 スポーツ科学
52.1 はじめに
52.2 実験装置と計測システム
52.3 計測方法
52.4 計測結果
52.5 まとめと展望

索 引