2021 Fiscal Year Research-status Report
Peridynamicsを用いた進行性破壊予測の破壊力学的イノベーション
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19K04957
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| Research Institution | Ishikawa National College of Technology |
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Principal Investigator |
新保 泰輝 石川工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (20572697)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | Peridynamics / 進行性破壊 / 破壊力学 / 地盤工学 / 災害 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物体が逐次分離して最終的に崩壊に至る『進行性破壊』の科学的解明を行い，土砂災害の予測精度を向上するためには，亀裂の進展を扱う破壊力学による考究が必要不可欠である．本研究の目的は，亀裂進展解析手法であるPeridynamicsを地盤工学へ援用できるように改良し，亀裂進展形状と外力・地盤特性の関係を明らかにすることである．本研究では，地盤の亀裂進展解析コードを開発する．その後，解析や実験再現により毎年大きな被害をもたらす地滑り等の科学的解明を進め，進行性破壊予測のイノベーションを図る．これにより，土砂災害による人家・人的被害のない豊かな社会の実現を目指す．本年度は比較対象としてのXFEMの解析結果をまとめて報告した．解析手法の妥当性を更に深めるために切り欠きを有する砂型供試体の製作ならびに試験を実施し，破壊力学的考察をまとめて報告した．また，締固めた粘性土の試験結果を拡充し，亀裂長さと含水比に係る影響をまとめて論文集に投稿，掲載された．地震応答解析が可能なPeridynamicsを盛土に適用し，地震波の周波数と最大加速度に対する感度解析を実施し，低加速度で破壊する場合にはすべり破壊を生じ，高加速度で破壊する場合には法面からの亀裂進展が生じることを示すと共に報告している．また，一方でPeridynamcisの妥当性を検討するために，含水状態によって異なる粘性土の破壊形態について弾塑性解析による再現解析を実施しており，低含水比状態の場合には一定の再現性があることを示した．次年度は異なる含水比に対する，特に延性的に壊れる破壊形態について再現解析の実施を行うと共に地震時の盛土形状の解析を拡充し，異なる含水状態に対する破壊形態とPeridynamicsのパラメータとの関係を明らかにする．もって，荷重と地盤物性値と破壊形態の関係について明らかにしていく．
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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
本年度は締固めた粘性土の試験結果を拡充し，亀裂長さと含水比に係る影響をまとめて論文集に報告した．また，解析コードの修正を実施した．前年度までに開発した弾塑性解析コードを用いて一軸圧縮試験の再現解析を行った．一軸圧縮試験結果に対して破壊靭性値によるキャリブレーションを実施した結果，荷重荷重点変位や破壊形態が一定程度再現できる結果を得た．ただし，異なる含水比に対する破壊形態の再現には至っていない．更に，地震応答解析が可能なPeridynamicsを用いて破壊形態と地盤物性値の関係を明らかにするために，地震時の盛土の破壊形態の検討を行った．昨年度の問題点を修正し，妥当な解析結果が得られることを確認した．また，荷重と破壊形態の関係についてまとめた．また，エネルギ解放率の算出方法について検討を行い，妥当な精度が得られることを確認した．以上のことから，当初計画に対して順調といえる．
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| Strategy for Future Research Activity |
含水状態によって異なる破壊挙動を示す供試体の破壊形態について弾塑性Peridynamicsを用いて再現する．現在までに低含水比は実施済みであり，今後は特に延性的な破壊についての検討を実施する．また，次年度中盤に地震時の盛土形状の解析を拡充し，異なる含水状態に対する破壊形態とPeridynamicsのパラメータとの関係を明らかにする．その後，被災事例等に対するケーススタディを行う．もって，研究目的である亀裂進展形状と外力・地盤特性の関係を更に明らかにしていく．
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| Causes of Carryover |
コロナ禍のため，当初計上していた国際会議に係る旅費の支出がなかったたためである．
当該研究に係る最新の図書購入や，学会参加費・旅費またこれに伴う英文校閲費用や消耗品に使用する予定である．また，実験を拡充する必要が出てきた場合には実験に伴う経費として使用する．
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