2019 Fiscal Year Research-status Report
Development of a numerical method of fluid-structure interaction for elucidation of fracture mechanism of structure by tsunami
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18K04665
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
樫山 和男 中央大学, 理工学部, 教授 (10194721)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 津波 / 固体流体連成解析 / ひび割れ進展 / 並列計算 / 可視化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、研究目的を遂行するため、大きく以下の5項目に分類して津波による構造物の破壊メカニズム解明のための固体流体解析手法の構築を行っている。１）固体メソスケール解析システム構築、２）流体メソスケール解析システム構築、３）連成メソスケール解析システム構築、４）超並列解析システムの構築、５）全体システムの適用と評価・改良。
令和元年度は，平成30年度に構築した１）有限要素法に基づく固体メソスケール解析システムと２）有限要素法による2次元・3次元ハイブリッド解析に基づく流体メソスケール解析システムを統合した３）の連成メソスケール手法解析システムの改良を行った。具体的には，大規模化に対応するため，流体解析システムにMPIに基づく並列計算システムの導入を行った。また、効率的な解析を実施可能とするために，流体解析用メッシュと固体解析用メッシュの解像度を任意に変えられるようにプログラムの改良を行うとともに、境界条件のインターフェースの自動作成を行った。システムの妥当性の検証例題として、コンクリート構造物に津波を想定した段波を作用させて、コンクリート構造物にどのような損傷が発生し進展していくのかの検討を行った．その結果，ひび割れ進展の非定常の挙動が定性的に再現できることを確認した。また、1)の固体メソスケール解析手法の高度化を図る目的で、これまで考慮されていなかった摩擦接触の影響を考慮する定式化とその性能検証を行った。次年度に向けた取り組みとして、結果の評価を分かりやすく行うためのバーチャルリアリティ技術を用いた可視化手法の構築について着手した。
以上より、最終年にあたる、令和2年度において実施予定の、５）全体システムの適用と評価・改良を行う準備が完了した。
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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
研究分担者と定期的に打ち合わせを行なっており、昨年度計画を立てた計画案通りにほぼ研究が進んでいる。並列計算手法としては、計画案ではOpenMPとMPIのハイブリッド並列計算手法を導入する予定であったが、使用する解析プログラム特徴からハイブリッド並列ではなくMPIのみを使用することとした。一方、令和2年度に着手予定のバーチャルリアリティ技術を用いた可視化手法については、前倒しで着手をした。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度は、昨年度に構築した全体システム（並列計算手法を導入した固体流体連成メソスケール解析システム）を実規模実験データのある問題に適用して、システムの定量的評価を行うとともに、改良を行う予定である。また、固体メソスケール解析手法の高度化として昨年度静的問題に開発した摩擦接触の影響を考慮した手法を動的解析に拡張して連成解析に導入する予定である。また、システムの妥当性の評価および破壊メカニズムの解明には、昨年度開発に着手したバーチャルリアリティ技術を用いた可視化手法を改良・使用する予定である。
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