K8173040 計算アルゴリズム演習

広島大学シラバス

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年度 2024年度開講部局工学部

講義コード K8173040 科目区分専門教育科目

授業科目名計算アルゴリズム演習

授業科目名
（フリガナ）ケイサンアルゴリズムエンシュウ

英文授業科目名 Exercises in Algorithm

担当教員名内田　龍彦,KHAJI NASER,井上　卓也,塚井　誠人,布施　正暁,有尾　一郎

担当教員名
(フリガナ) ウチダ　タツヒコ,カジ　ナセル,イノウエ　タクヤ,ツカイ　マコト,フセ　マサアキ,アリオ　イチロウ

開講キャンパス東広島開設期 3年次生   前期   集中

曜日・時限・講義室 (集) 集中

授業の方法演習授業の方法
【詳細情報】　

演習中心

単位 2.0 週時間　使用言語 B : 日本語・英語

学習の段階 3 : 中級レベル

学問分野（分野） 25 : 理工学

学問分野（分科） 13 : 土木工学

対象学生社会基盤環境工学プログラム4年次生

授業のキーワードアルゴリズム，数値解析，離散化，精度，偏微分方程式，差分法，有限体積法，有限要素法，収束計算, SDG_11

教職専門科目　教科専門科目　

プログラムの中での
この授業科目の位置づけ
（学部生対象科目のみ）本科目は，広島大学社会基盤環境工学プログラムの教育・学習目標のうち，Ｅ：評価力，Ｆ：伝達する能力，G：実行力・解決力に係わっている．
到達度評価
の評価項目
（学部生対象科目のみ）社会基盤環境工学プログラム
（能力・技能）
・問題解析力
（総合的な力）
・伝達する能力
・実行力・解決力

授業の目標・概要等偏微分方程式を離散化し，解法の手順を説明することが出来る

授業計画選択式講義．以下のクラスから選択し，受講したクラスに対して指示にしたがってレポートを提出する．
各Classの詳細は以下の通り．
Class-H 水理学における数値解析の基礎 (内田龍彦，井上卓也)
1. 数値解析概略（微分方程式，境界条件，初期条件，離散化）
2. Excelを用いた常微分方程式の数値解析
3. Excelを用いた偏微分方程式の数値解析（熱伝導方程式，移流方程式）
4. Excelを用いた浅水流方程式の数値解析（非定常開水路流解析，水面形解析結果の検証）
5. 流れ，河床変動解析法の実施

Class-D 社会経済統計のデータ解析 (布施正暁,塚井誠人)
1. デ－タ解析概略（欠損値補完，外れ値検知）
2. Rの基本，
3. Rを用いた欠損値補完（多重代入法）と外れ値検知（M推定）
4. 社会経済統計のデータ解析の実施

Class-S Basics of computational structural dynamics (Khaji Naser)
1. Fundamentals of structural dynamics for single degree of freedom (SDOF) systems. Free- and forced-vibration of SDOF systems, numerical response evaluation,
2. Response to periodic loading, analysis through the time domain, numerical evaluation response integral.
3. Analysis through the frequency domain, Fourier response integral, discrete Fourier transforms, Fast Fourier transforms, numerical evaluation of dynamic response.
4. Implementing computational structural dynamics

Class-F 有限要素法の基礎 (有尾一郎)
1.　FEMの要素剛性マトリックス（有限要素法とは, 離散化）
2. なぜ有限要素法が利用されるのか? 歴史と解析課題について.
3. FEMの形状関数（変位関数の仮定）．離散化要素の変形・変位を近似関数を用いて構造内部の応力やひずみを計算表現する．
4. 骨組要素の座標変換（変位ベクトル、荷重ベクトルの座標変換）．骨組部材には軸線と向き、長さが存在するので、局所要素座標系と全体座標系の間の座標変換を行う必要があり、構造全体の座標系上において、全体の剛性行列を組み立てて、剛性方程式を解く．
5.　web入力によるメール自動返信(事例紹介)（平衡力学による骨組解析プログラム実演）．web上で骨組部材の長さ、向きなどの幾何条件を与えると、その解析をリモートでプログラム処理して、処理後自動メール返信でその解析結果が得られる．
6. 有限要素法を用いた構造解析の実施

レポート課題提出

教科書・参考書等配布資料

授業で使用する
メディア・機器等　

【詳細情報】パワーポイント

授業で取り入れる
学習手法　

予習・復習への
アドバイス流体力学，水理学，土の力学，地盤工学，材料力学，構造力学，社会基盤計画，数学演習などに用いられる方程式とその解き方を復習しておくこと

履修上の注意
受講条件等この講義は卒業研究などで数値解析やデータ解析を扱う学生を対象にその基礎に関わる演習を各担当教員から学ぶものです．
この科目の基礎となる科目：流体力学，水理学，土の力学，材料力学，構造力学，社会基盤計画学，数学演習，工学プログラム演習
この科目を基礎とする科目：社会基盤環境デザインなど多数

成績評価の基準等成績評価は，レポートおよび演習課題によって行う．

実務経験

実務経験の概要と
それに基づく授業内容

メッセージ

その他

すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。
回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

年度	2024年度	開講部局	工学部
講義コード	K8173040	科目区分	専門教育科目
授業科目名	計算アルゴリズム演習
授業科目名（フリガナ）	ケイサンアルゴリズムエンシュウ
英文授業科目名	Exercises in Algorithm
担当教員名	内田　龍彦,KHAJI NASER,井上　卓也,塚井　誠人,布施　正暁,有尾　一郎
担当教員名 (フリガナ)	ウチダ　タツヒコ,カジ　ナセル,イノウエ　タクヤ,ツカイ　マコト,フセ　マサアキ,アリオ　イチロウ
開講キャンパス	東広島	開設期	3年次生前期集中
曜日・時限・講義室	(集) 集中
授業の方法	演習	授業の方法【詳細情報】
演習中心
単位	2.0	週時間		使用言語	B : 日本語・英語
学習の段階	3 : 中級レベル
学問分野（分野）	25 : 理工学
学問分野（分科）	13 : 土木工学
対象学生	社会基盤環境工学プログラム4年次生
授業のキーワード	アルゴリズム，数値解析，離散化，精度，偏微分方程式，差分法，有限体積法，有限要素法，収束計算, SDG_11
教職専門科目		教科専門科目
プログラムの中でのこの授業科目の位置づけ（学部生対象科目のみ）	本科目は，広島大学社会基盤環境工学プログラムの教育・学習目標のうち，Ｅ：評価力，Ｆ：伝達する能力，G：実行力・解決力に係わっている．
到達度評価の評価項目（学部生対象科目のみ）	社会基盤環境工学プログラム（能力・技能）・問題解析力（総合的な力）・伝達する能力・実行力・解決力
授業の目標・概要等	偏微分方程式を離散化し，解法の手順を説明することが出来る
授業計画	選択式講義．以下のクラスから選択し，受講したクラスに対して指示にしたがってレポートを提出する．各Classの詳細は以下の通り． Class-H 水理学における数値解析の基礎 (内田龍彦，井上卓也) 1. 数値解析概略（微分方程式，境界条件，初期条件，離散化） 2. Excelを用いた常微分方程式の数値解析 3. Excelを用いた偏微分方程式の数値解析（熱伝導方程式，移流方程式） 4. Excelを用いた浅水流方程式の数値解析（非定常開水路流解析，水面形解析結果の検証） 5. 流れ，河床変動解析法の実施 Class-D 社会経済統計のデータ解析 (布施正暁,塚井誠人) 1. デ－タ解析概略（欠損値補完，外れ値検知） 2. Rの基本， 3. Rを用いた欠損値補完（多重代入法）と外れ値検知（M推定） 4. 社会経済統計のデータ解析の実施 Class-S Basics of computational structural dynamics (Khaji Naser) 1. Fundamentals of structural dynamics for single degree of freedom (SDOF) systems. Free- and forced-vibration of SDOF systems, numerical response evaluation, 2. Response to periodic loading, analysis through the time domain, numerical evaluation response integral. 3. Analysis through the frequency domain, Fourier response integral, discrete Fourier transforms, Fast Fourier transforms, numerical evaluation of dynamic response. 4. Implementing computational structural dynamics Class-F 有限要素法の基礎 (有尾一郎) 1.　FEMの要素剛性マトリックス（有限要素法とは, 離散化） 2. なぜ有限要素法が利用されるのか? 歴史と解析課題について. 3. FEMの形状関数（変位関数の仮定）．離散化要素の変形・変位を近似関数を用いて構造内部の応力やひずみを計算表現する． 4. 骨組要素の座標変換（変位ベクトル、荷重ベクトルの座標変換）．骨組部材には軸線と向き、長さが存在するので、局所要素座標系と全体座標系の間の座標変換を行う必要があり、構造全体の座標系上において、全体の剛性行列を組み立てて、剛性方程式を解く． 5.　web入力によるメール自動返信(事例紹介)（平衡力学による骨組解析プログラム実演）．web上で骨組部材の長さ、向きなどの幾何条件を与えると、その解析をリモートでプログラム処理して、処理後自動メール返信でその解析結果が得られる． 6. 有限要素法を用いた構造解析の実施レポート課題提出
教科書・参考書等	配布資料
授業で使用するメディア・機器等
【詳細情報】	パワーポイント
授業で取り入れる学習手法
予習・復習へのアドバイス	流体力学，水理学，土の力学，地盤工学，材料力学，構造力学，社会基盤計画，数学演習などに用いられる方程式とその解き方を復習しておくこと
履修上の注意受講条件等	この講義は卒業研究などで数値解析やデータ解析を扱う学生を対象にその基礎に関わる演習を各担当教員から学ぶものです．この科目の基礎となる科目：流体力学，水理学，土の力学，材料力学，構造力学，社会基盤計画学，数学演習，工学プログラム演習この科目を基礎とする科目：社会基盤環境デザインなど多数
成績評価の基準等	成績評価は，レポートおよび演習課題によって行う．
実務経験
実務経験の概要とそれに基づく授業内容
メッセージ
その他
すべての授業科目において，授業改善アンケートを実施していますので，回答に協力してください。回答に対しては教員からコメントを入力しており，今後の改善につなげていきます。

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