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Development of distributed memory parallel MPM-MPS coupled analysis method and numerical analysis of scouring of embankment due to overflow induced by tsunami

Research Project

Project/Area Number 17K05152
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Computational science
Research InstitutionRailway Technical Research Institute

Principal Investigator

Murotani Kohei  公益財団法人鉄道総合技術研究所, 鉄道力学研究部, 主任研究員 (20434061)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高垣 昌和  公益財団法人鉄道総合技術研究所, 鉄道力学研究部, 上席研究員GL (50334363)
渡邉 健治 (渡辺 健治)  東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (80425925)
阿部 慶太  公益財団法人鉄道総合技術研究所, 構造物技術研究部, 主任研究員 (10425928)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords洗堀解析 / MPM / MPS / 連成解析 / MPM-MPS連成解析 / 洗掘解析 / 大規模並列計算 / 粒子法 / MPS法 / MPM法 / 越流洗掘解析 / ハイパフォーマンス・コンピューティング / シミュレーション工学 / 津波 / 越流 / 防災
Outline of Final Research Achievements

In the off the Pacific coast of Tohoku Earthquake, damage to embankments caused by scouring due to overflow induced by tsunami occurred. In order to predict the extent of scouring, MPM-MPS coupling method was developed. The effectiveness of the developed method was verified through reproduction analyses of the model experiment of scouring of embankment due to overflow induced by tsunami.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

洗掘解析においては、盛土周辺における水の流れと盛土および支持地盤を構成する地盤の変形を解析可能な手法が必要となる。これまでMPS-DEMやSPH-DEMの連成解析手法開発が行われている。しかしながら、DEMでは粒子の集合体でモデル化するため、解析モデルの粒子最小サイズに限界があり、盛土や支持地盤のような砂質土または粘性土を正確にモデル化することは難しい。そこで、変形レベルに拘わらず地盤を弾塑性体として扱うことが可能なMPMを地盤の解析モデルとして採用し、MPMとMPSを連成した解析手法の開発を行った。本洗掘解析の結果より、洗掘時の流速と地盤内のひずみ集中箇所を把握できるようになった。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2020 2019 2018 2017

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 7 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Invited: 4 results)

  • [Journal Article] 鉄道車両に対する着雪シミュレーション2020

    • Author(s)
      室谷浩平, 中出 孝次, 鎌田 慈
    • Journal Title

      HPCI利用研究成果集

      Volume: 早期公開 Pages: 1-7

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  • [Journal Article] 高速車両の台車周りの着雪を予測する2020

    • Author(s)
      室谷浩平,中出孝次,鎌田慈,高橋大
    • Journal Title

      鉄道総研レビュー

      Volume: Vol.77 No.4 Pages: 20-23

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  • [Journal Article] <b>Large Scale Numerical Simulation Reproducing of Tsunami Behavior against a Station Building</b>2019

    • Author(s)
      Kohei MUROTANI
    • Journal Title

      Quarterly Report of RTRI

      Volume: 60 Issue: 1 Pages: 58-64

    • DOI

      10.2219/rtriqr.60.1_58

    • NAID

      130007603561

    • ISSN
      0033-9008, 1880-1765
    • Year and Date
      2019-02-01
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    • Author(s)
      Nakajima, S., Abe, K., Shinoda, M., Nakamura, S., Nakamura, H. and Chigira, K.
    • Journal Title

      Soils and Foundations

      Volume: Vol. 59, No.6 Issue: 6 Pages: 1813-1829

    • DOI

      10.1016/j.sandf.2019.08.004

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  • [Journal Article] NUMERICAL STUDY ON DEFORMATION PERFORMANCE OF ABUTMENT USING MATERIAL POINT METHOD2019

    • Author(s)
      阿部慶太,野本将太,池本宏文,高崎秀明,佐名川太亮
    • Journal Title

      Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A1 (Structural Engineering & Earthquake Engineering (SE/EE))

      Volume: 75 Issue: 4 Pages: I_273-I_284

    • DOI

      10.2208/jscejseee.75.I_273

    • NAID

      130007710909

    • ISSN
      2185-4653
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  • [Journal Article] Challenge and Visualization in Railway Simulation by Particle Method2019

    • Author(s)
      室谷浩平
    • Journal Title

      Journal of the Visualization Society of Japan

      Volume: 39 Issue: 152 Pages: 12-18

    • DOI

      10.3154/jvs.39.152_12

    • NAID

      130007638022

    • ISSN
      0916-4731, 1884-037X
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  • [Journal Article] 大規模数値解析による鉄道駅舎に対する津波挙動の再現2018

    • Author(s)
      室谷浩平
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      鉄道総研報告

      Volume: Vol.32,No.6 Pages: 47-52

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  • [Journal Article] 津波による鉄道構造物への負荷を予測する2018

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      室谷浩平
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      鉄道総研レビュー

      Volume: Vol.75 No.11 Pages: 24-27

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      室谷浩平
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      日本原子力学会誌

      Volume: Vol.60, No.8 Pages: 47-51

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      阿部慶太,室谷浩平,渡邉健治
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 鉄道車両に対する着雪シミュレーション2019

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      室谷浩平
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      スーパーコンピュータ・ソリューションセミナー2019
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  • [Presentation] 降雪風洞と連携した着雪シミュレータの開発2019

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      室谷浩平,中出孝次,鎌田慈,高橋大介,根本征樹
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      第24回計算工学講演会
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  • [Presentation] Numerical study on relationship between inertia and seismic earth thrust acting on an abutment2019

    • Author(s)
      Abe, K., Ikemoto, H., and Nomoto, S.
    • Organizer
      16th Asian Regional Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineering (16ARC)
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  • [Presentation] 豪雨時における河川橋脚基礎の洗掘問題と他分野とのコラボレーション2019

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      渡邉健治、佐名川太亮、高柳剛
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      地盤工学会
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  • [Presentation] Development of Numerical Coupled Analysis Method by Air Flow Analysis and Snow Accretion Analysis2018

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      Kohei Murotani, Koji Nakade, Yasushi Kamata, Daisuke Takahashi
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      SC18
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    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 粒子法による流体解析 ~入門から応用~2018

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      室谷浩平
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      産応協スクール2018・夏 特別講演
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  • [Presentation] 降雪風洞試験と連携した、空気流シミュレータと粒子シミュレータによる着雪シミュレータの開発2018

    • Author(s)
      室谷浩平
    • Organizer
      第2回CAEワークショップ
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  • [Presentation] 粒子法のためのポリゴンと粒子の混合境界表現2018

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      室谷浩平
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      共同利用・共同研究拠点 MIMS 現象数理学拠点 共同研究集会
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  • [Presentation] 粒子法による流体解析のための粒子・ポリゴン境界表現の開発2018

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      室谷浩平
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      日本応用数理学会年会
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  • [Presentation] Numerical Simulation of Snow Accretion by Airflow Simulator and Particle Simulator2017

    • Author(s)
      Kohei Murotani, Koji Nakade, Yasushi Kamata
    • Organizer
      SC17
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  • [Presentation] MPS法を用いた鉄道構造物に対する津波波圧による構造解析2017

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      室谷浩平, 高垣昌和
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  • [Presentation] 車輪・レール間の流体挙動解析のためのポリゴン境界表現を用いた有限要素法と粒子法の連成手法の開発2017

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      室谷浩平, 高垣昌和, 林雅江
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  • [Presentation] Three-dimensional Flooding Analysis in a Building by Tsunami Run-up Using Explicit MPS Method2017

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      2nd International Conference on Computational Engineering and Science for Safety and Environmental Problems
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  • [Presentation] 空気流シミュレータと粒子シミュレータによる着雪解析2017

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      室谷浩平,中出孝次,鎌田慈
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  • [Presentation] 粒子シミュレーションへの幾何アルゴリズムの応用2017

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      室谷浩平
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  • [Presentation] 鉄道と対象とした粒子シミュレーションの取り組み2017

    • Author(s)
      室谷浩平
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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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