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Development of a numerical method of fluid-structure interaction for elucidation of fracture mechanism of structure by tsunami

Research Project

Project/Area Number 18K04665
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 25030:Disaster prevention engineering-related
Research InstitutionChuo University

Principal Investigator

Kashiyama Kazuo  中央大学, 理工学部, 教授 (10194721)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 有川 太郎  中央大学, 理工学部, 教授 (00344317)
車谷 麻緒  茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (20552392)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2019: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2018: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords津波 / 流体構造連成解析 / メソスケール / 損傷モデル / 並列計算 / 固体流体連成解析 / アイソジオメトリック解析 / ひび割れ進展 / 可視化 / 破壊
Outline of Final Research Achievements

In this study, we developed a solid-fluid interaction analysis system that can evaluate a series of behaviors from the generation and propagation of tsunami to the generation and propagation of cracks in structures, and the destruction of structures. For the tsunami analysis method, we applied the hybrid method developed by the authors, which uses a two-dimensional analysis method for offshore area and a three-dimensional analysis method for land area. For the analysis of concrete structures. the fragility at the interface between mortar and coarse aggregate is considered in order to simulate the generation and propagation of cracks accurately. Furthermore, in order to realize the large scale simulation, a parallel computational method is introduced. The validity of this system has been verified by comparing with the experimental results.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本システムにより、高精度な津波浸水域の予測はもとより、津波により構造物が受ける流体力や、構造物に生じる応力・ひずみ、構造物の破壊・進展過程を精度よく評価することが可能になる。また、コンクリート構造物の設計および津波被害軽減対策の有効なツールとなり得る。さらに、バーチャルリアリティ技術による立体視に基づく可視化を用いているため、津波による破壊メカニズムをわかり易く表示可能なため、防災教育にも有効なツールとなることが期待できる。

Report

(4 results)
  • 2020 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2019 Research-status Report
  • 2018 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2021 2020 2019

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] 損傷モデルによるコンクリートの非均質性に関するモンテカルロシミュレーション2021

    • Author(s)
      佐々木浩武,加藤匠,車谷麻緒
    • Journal Title

      土木学会論文集A2(応用力学)

      Volume: 76/2

    • NAID

      130007980141

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 界面の脆弱性を考慮した損傷モデルによるコンクリートのメゾスケール破壊シミュレーション2020

    • Author(s)
      加藤匠,龍頭正幸,車谷麻緒
    • Journal Title

      土木学会論文集A2(応用力学)

      Volume: 76/1 Pages: 38-47

    • NAID

      130007906235

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] フェーズフィールド法によるコンクリートのメゾスケールモデルの作成とその数値実験への適用2020

    • Author(s)
      車谷 麻緒,加藤 匠,村松 眞由
    • Journal Title

      日本計算工学会論文集

      Volume: No.20200008 Pages: 1-9

    • NAID

      130007847829

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 界面の摩擦接触を考慮した損傷モデルによる鉄筋コンクリートの破壊シミュレーション2020

    • Author(s)
      相馬悠人、車谷麻緒
    • Journal Title

      土木学会論文集A2(応用力学)

      Volume: 75

    • NAID

      130007795409

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] Isogeometric Analysisによるポテンシャル流れ解析2021

    • Author(s)
      吉田也真都,樫山和男,長谷部寛
    • Organizer
      第26回計算工学講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] IGA による片持ち梁の三次元動的弾性解析2021

    • Author(s)
      吉田也真都,樫山和男,長谷部寛
    • Organizer
      土木学会第76回年次学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] VR 技術に基づく防災教育のための津波避難体験システムの構築2021

    • Author(s)
      王博、須藤瑞輝、樫山和男
    • Organizer
      土木学会第76回年次学術講演会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Tsunami Experience System for Disaster Mitigation Education2020

    • Author(s)
      K.Kashiyama, I.Kanazawa, M.Ueno, M.Nakamura and H.Okawa
    • Organizer
      14th World Congress in Computational Mechanics (WCCM2020)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 等方性損傷モデルを用いた三次元流体-構造連成解析手法の構築2020

    • Author(s)
      金澤功樹、凌国明、車谷麻緒、樫山和男
    • Organizer
      第46回関東支部技術研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] インタラクティブなVR津波可視化手法の構築2020

    • Author(s)
      王博、金澤功樹、樫山和男
    • Organizer
      第46回関東支部技術研究発表会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] Development of a Fluid-Structure Interaction Model using 2D-3D Hybrid Analysis Method2019

    • Author(s)
      I. Kanazawa, G. Ling, M. Kurumatani and K. Kashiyama
    • Organizer
      Asian Pacific Congress on Computational Mechanics 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 2D-3Dハイブリッド解析手法と等方性損傷モデルを用いた流体―構造連成解析2019

    • Author(s)
      金澤功樹、凌国明、車谷麻緒、樫山和男
    • Organizer
      土木学会第74回年次学術講演会
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2022-01-27  

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