機械工学実験(4年生)

 4 年生の機械工学実験では,様々な計測機器を利用し,機械工学の主要 4 分野 (材料力学,熱力学,水力学,機械力学) で取り扱う様々な現象の特性を解析する実験を行っています.

 :2 週 (材料力学)

 本実験では,「材料力学」の中で最も重要なテーマの一つである "はり" を対象にします.
 両端支持ばりに集中荷重をかけていき,それに対するたわみをレーザ変位計により非接触で計測します.はりのたわみの基礎理論を学び,EXCEL でデータを整理して図を描いた後,理論値と測定値の違いについて,その原因を考察します.なお,はりの断面寸法は,ノギスでおおよその寸法を把握した後,マイクロメータを用いて 0.001 mm まで測定します.


 :2 週 (水力学)

 本実験では,「水力学」の中で身近にあるテーマの一つである自然対流を対象にします.
 ホットプレートの上に置いた耐熱ガラス容器の中に水を入れ,トレーサとしてアルミニウム粉末を混入します.容器が加熱されると,水には密度差が生じて対流が起こります.容器にスリット光を当てれば,アルミニウム粉末が反射して流れが可視化されます.この画像をパソコンに取り込み,PIV (粒子画像流速測定法) によって速度ベクトルを求め,流れ場の特徴について考察します.


 :2 週 (熱力学)

 本実験は,「熱力学」の重要なテーマの一つであるエンジンの燃焼をテーマとしています.
 ガソリンエンジン内の燃焼形態である予混合火炎と,ディーゼルエンジンン内燃焼の拡散火炎を形成して,その火炎全体に渡る温度分布を自動計測します. センサには白金?白金ロジウム製の熱電対を用いており,その微弱な起電力を増幅器で定率倍した後,ディジタル変換してパソコンに送られます.それらデータの 6,000 点を統計処理して,複雑な燃焼現象を解析します.また,排ガス中の煤計測や排ガス観測により,クリーンエンジンの設計や最適当量比 (空気と燃料の理想混合比) を考察します.エンジン機構 (エンジンの燃焼制御),エンジンの特徴,起電力から温度への変換プログラムに関する調査課題があります.


 :2 週 (機械力学)

 本実験では,「機械力学」の中で重要なテーマの一つである振動現象を解析します.
 先端に誘導体が取り付けられた片持ばりを磁界が生じている空間で振動させると,磁界の変化を妨げる方向に誘導電流が生じ,振動を抑えるような力が働きます. このように,電磁力により非接触で粘性を変化させることが可能な機構を,磁気ダンパといいます.多くの場合,振動は,機械や構造物にとって性能,機能,信頼性に大きな影響を及ぼすため,望ましくない現象です.本実験では,磁気ダンパを用いて片持ばりの様々な振動現象 (自由減衰振動,強制振動および共振) の解析を行います.



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