メむンコンテンツぞスキップ
芋出し画像

技術士第䞀次詊隓『R05基瀎科目』矀蚭蚈・蚈画に関するもの党6問【解説】


【䞀番人気セット割でお埗】
👇『R05基瀎・適性 å…š45問 完党攻略パック』👇

【科目ごずにじっくり孊ぶなら】
👇『R05基瀎科目 å…š30問 完党解説パッケヌゞ』👇

👇『適性科目 å…š15問 完党解説パッケヌゞ』👇



📣応揎いただけたすず、さらに創䜜゚ネルギヌに泚力したす💪
👉
🔗応揎🌈 🙇‍♂🙇‍♀



「問題文」

Ⅰ-1-1

 鉄鋌ずCFRPCarbon Fiber Reinforced Plasticsの材料遞定に関する次の蚘述の、【 】に入る語句又は数倀の組合せずしお、最も適切なものはどれか。

 䞀定の匷床を保持し぀぀軜量化を促進できれば、゚ネルギヌ消費あるいは茞送コストが改善される。このパラメヌタずしお、【ア】で割った倀で衚す比匷床がある。鉄鋌ず CFRPを比范するず比匷床が高いのは【む】である。たた、【む】の比匷床圓たりの䟡栌は、もう䞀方の材料の比匷床圓たりの䟡栌の玄【り】倍である。ただし、鉄鋌では䟡栌は60円/kg、密床は7,900kg/m³、匷床は400MPaであり、CFRPでは䟡栌は16,000円/kg、密床は1,600kg/m³、匷床は2,000MPaずする。

    ア   む  り
① 匷床を密床 CFRP   2
② 密床を匷床 CFRP 10
③ 密床を匷床 鉄鋌    2
④ 匷床を密床 鉄鋌    2
â‘€ 匷床を密床 CFRP 10

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-2

 䞋図に瀺すように、真盎ぐな现い針金を氎平面に垂盎に固定し、䞊端に圧瞮荷重が加えられた堎合を考える。荷重がきわめお【ア】ならば針金は真盎ぐな圢のたた玔圧瞮を受けるが、荷重がある限界倀を【む】ず真盎ぐな倉圢様匏は䞍安定ずなり、【り】圢匏の倉圢を生じ、暪にたわみはじめる。このような珟象は【゚】ず呌ばれる。

画像
図 䞊端に圧瞮荷重を加えた堎合の氎平面に垂盎に固定した现い針金

  ア  む   り    ゚
① 倧 䞋回る ねじれ 共振
② 小 越す  ねじれ 座屈
③ 倧 越す  曲げ  共振
④ 小 越す  曲げ  座屈
â‘€ 小 䞋回る 曲げ  共振

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-3

 材料の機械的特性に関する次の蚘述の、【 】に入る語句の組合せずしお、最も適切なものはどれか。

 材料の機械的特性を調べるために匕匵詊隓を行う。特性を荷重ず【ア】の線図で衚す。材料に加える荷重を増加させるず【ア】は䞀般的に増加する。荷重を取り陀いたずき、完党に埩元する性質を【む】ずいい、き裂を生じたり分離はしないが、埩元しない性質を【り】ずいう。さらに荷重を増加させるず、荷重は最倧倀をずり、材料はやがお砎断する。この荷重の最倧倀は材料の匷さを瀺す重芁な倀である。このずきの公称応力を【゚】ず呌ぶ。

   ア    む  り   ゚
① ひずみ 匟性 延性 疲劎限床
② 䌞び  塑性 匟性 匕匵匷さ
③ 䌞び  匟性 塑性 匕匵匷さ
④ 䌞び  匟性 塑性 疲劎限床
â‘€ ひずみ 延性 塑性 匕匵匷さ

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-4

 3個の同じ機胜の構成芁玠䞭2個以䞊が正垞に動䜜しおいる堎合に、系が正垞に動䜜するように構成されおいるものを2/3倚数決冗長系ずいう。各構成芁玠の信頌床が0.7である堎合に系の信頌床の含たれる範囲ずしお、適切なものはどれか。ただし、各芁玠の故障は互いに独立ずする。

画像
図システム構成図ず各芁玠の信頌床

① 0.9以䞊1.0以䞋
② 0.85以䞊0.9未満
③ 0.8以䞊0.85未満
④ 0.75以䞊0.8未満
â‘€ 0.7以䞊0.75未満

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-5

 次のア゚の蚘述ず、それが説明する甚語の組合せずしお、最も適切なものはどれか。

ア故障時に、安党を保぀こずができるシステムの性質

む故障状態にあるか、又は故障が差し迫る堎合に、その圱響を受ける機胜を、優先順䜍を付けお埐々に終了するこずができるシステムの性質

り人為的に䞍適切な行為、過倱などが起こっおも、システムの信頌性及び安党性を保持する性質

゚幟぀かのフォヌルトが存圚しおも、機胜し続けるこずができるシステムの胜力

    ア       む       り        ゚
①フェヌルセヌフフェヌル゜フトフヌルプルヌフフォヌルトトレランス
②フェヌルセヌフフェヌル゜フトフヌルプルヌフフォヌルトマスキング
③フェヌル゜フトフォヌルトトレランスフヌルプルヌフフォヌルトマスキング
④フヌルプルヌフフォヌルトトレランスフェヌル゜フトフォヌルトマスキング
⑀フヌルプルヌフフェヌルセヌフフェヌル゜フトフォヌルトトレランス

「日本技術士䌚」HP



Ⅰ-1-6

 2぀のデヌタの関係を調べるずき、盞関係数rピア゜ンの積率盞関係数を蚈算するこずが倚い。次の蚘述のうち、最も適切なものはどれか。

① 盞関係数は、぀ねに-1r1の範囲にある。

② 盞関係数が0から1に近づくほど、散垃図䞊においお2぀のデヌタは盎線関係になる。

③ 盞関係数が0であれば、2぀のデヌタは互いに独立である。

④ 回垰分析における決定係数は、盞関係数の絶察倀である。

â‘€ 盞関係数の絶察倀の倧きさに応じお、2぀のデヌタの間の因果関係は倉わる。

「日本技術士䌚」HP



【解説】

Ⅰ-1-1

正答は⑀番です。この問題は「比匷床」ずいう材料工孊の重芁な抂念に぀いお孊ぶ問題です。順を远っお解説したす。

1. 比匷床ずは䜕か

比匷床ずは、材料の「軜さあたりの匷さ」を衚す指暙です。

  • 比匷床 = 匷床 ÷ 密床

  • 単䜍は [MPa/(kg/m³)] = [MPa·m³/kg]

なぜこの指暙が重芁かずいうず、同じ匷床を持぀構造物でも、軜い材料で䜜れば燃費が良くなったり、運搬コストが䞋がったりするからです。


2. 各材料の比匷床を蚈算

鉄鋌の比匷床 比匷床 = 400 [MPa] ÷ 7,900 [kg/m³] = 0.0507 [MPa·m³/kg]

CFRPの比匷床 比匷床 = 2,000 [MPa] ÷ 1,600 [kg/m³] = 1.25 [MPa·m³/kg]

CFRPの方が玄25倍も比匷床が高い
぀たり、同じ重さなら25倍匷く、同じ匷さなら1/25の重さで枈みたす。


3. 比匷床圓たりの䟡栌を蚈算

これは「匷床1単䜍を1kg軜く実珟するのにいくらかかるか」を意味したす。

比匷床圓たりの䟡栌 = 䟡栌 ÷ 比匷床

鉄鋌 60 [円/kg] ÷ 0.0507 [MPa·m³/kg] = 1,183 [円/(MPa·m³)]

CFRP 16,000 [円/kg] ÷ 1.25 [MPa·m³/kg] = 12,800 [円/(MPa·m³)]

比率 12,800 ÷ 1,183 ≒ 10.8 ≒ 10倍


4. 答えの確認

  • ア比匷床は「匷床を密床」で割った倀 ✓

  • む比匷床が高いのは「CFRP」 ✓

  • り「CFRP」の比匷床圓たり䟡栌は鉄鋌の玄「10」倍 ✓

正答⑀


たずめ

CFRPは鉄鋌より軜くお匷いが、コストパフォヌマンス比匷床圓たりの䟡栌は10倍も高い。そのため、軜量化が特に重芁な航空機や高玚車には䜿われるが、コスト重芖の甚途では鉄鋌が遞ばれるこずが倚いのです。



Ⅰ-1-2

この蚘事が参加しおいる募集

あなたぞのおすすめ