断層運動の解析に向けた固体連続体の統一的数値解析手法の開発
| Project/Area Number |
23K26191
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| Project/Area Number (Other) |
23H01497 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 22020:Structure engineering and earthquake engineering-related
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
廣部 紗也子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(数理科学・先端技術研究開発センター), 研究員 (50837565)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小國 健二 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 付加価値情報創生部門(数理科学・先端技術研究開発センター), センター長 (20323652)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2028-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥14,300,000 (Direct Cost: ¥11,000,000、Indirect Cost: ¥3,300,000)
Fiscal Year 2027: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2026: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 断層運動 / 連続体力学 / 弾塑性 / 残留応力 / 破壊 / 破壊解析 / ガラス |
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| Outline of Research at the Start |
本研究は、断層運動の解析を行うため、温度や湿度変化による変形・弾性変形・塑性変形・残留応力場形成・破壊という固体連続体の全挙動の統一的数値解析手法の開発を目指すものである。地表地震断層の発生や、地震波の発生は、構造物に多大な被害を及ぼし得るため、断層運動の過程について理解・予測を可能にする数値解析手法の開発は、都市の安全性を確保する上で重要な課題である。そこで、本研究では、新たに「流れ則を用いない弾塑性理論および弾塑性解析手法」と「固体連続体の全挙動を統一的に表現した数理モデル」を構築する。また、本手法を断層運動の解析に適用し、異なる時空間スケールで起こる断層運動の解析を実現する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の最終目的は、連続体力学をベースとした数値解析手法により、異なる時空間スケールで起こる断層運動の統一的な解析を実現することで、構造物の甚大な被害につながる、断層変位や強震動の発生予測に資することである。この最終目的を達成するため、既存の弾塑性理論とは全く異なる、流れ則を用いない弾塑性理論および弾塑性解析手法を完成させ、固体連続体の全挙動を統一的に表現した数理モデルと数値解析手法の開発を行う。また、この数値解析手法の大規模並列化を行い、断層運動の大規模数値解析を可能にする。
今年度は、これまで均質材料のみを対象としていた「残留応力場における動的破壊解析手法」の解析対象を不均質材料にも拡げるために、解析手法の拡張を行い、解析コードの実装を行った。また、結晶化ガラスを対象とした破壊解析を実施し、実験結果を比較することで、提案手法の妥当性の検証を行った。
実装した解析コードでは、結晶サイズ、結晶密度、結晶分布を任意に変化させ、材料内に結晶が生成される過程でどのような残留応力場分布が生じるかを解析することを可能にした。さらに、この結晶化ガラスの破壊解析を行い、残留応力場と材料の不均質性の違いが亀裂進展経路に与える影響について、実験における亀裂進展経路と定性的な比較を行うことで検証を行った。以上の成果により、残留応力場における動的破壊解析手法を均質材料のみならず、不均質材料にまで適用できることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
今年度は当初計画通り、残留応力場における動的破壊解析手法の適用範囲を不均質材料にまで拡張し、結晶化ガラスの実験結果と比較検証まで終えることができたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初計画通り、研究代表者は次年度以降新たな弾塑性理論・弾塑性解析手法の構築と、固体連続体全挙動の数値解析コードの実装を行う。これにより、流れ則や降伏曲面を用いることなく塑性変形の向きと量を一意に決定することを可能にするとともに、水分・温度変化による変形・残留応力場形成・塑性変形・破壊という固体連続体挙動を全て同時に扱うことができる汎用数値解析コードの実装を行う。また、分担者は固体連続体全挙動の数値解析コードのOpenMP+MPIによるハイブリッド並列化に取り組む。
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Report
(1 results)
Research Products
(4 results)
