2021 Fiscal Year Annual Research Report
粘土鉱物の形態変化を考慮できる粒子計算モデルの構築とスレーキング現象の微視的理解
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19K15085
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| Research Institution | Nagaoka University of Technology |
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Principal Investigator |
福元 豊 長岡技術科学大学, 工学研究科, 准教授 (60757350)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 風化 / スレーキング / 個別要素法 / 粒状体 / 粒子シミュレーション / 亀裂 / Peridynamics |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究計画の目的は，地盤材料のスレーキング現象を従来とは異なる微視的な視点で捉えることで，その発生・進行要因の定量的な分類と整理を可能とすることである．これらを達成するための方法として，粘土鉱物が占める領域の形状や大きさの変化を考慮できる粒子計算モデルの開発（研究A）と，土質試験/模型実験の結果との比較にもとづく粒子計算モデルの高度化（研究B）を計画した．最終年度は以下のような成果が得られた．
研究Aでは，昨年度に開発したPeridynamicsと個別要素法を組み合わせた数値計算モデル（PD-DEM）を3次元に拡張した．また，締固めた粘土で見られるような非線形の応力－ひずみ関係を得るために，バイリニア型のボンド軟化モデルを導入した．一方，研究Bでは，既存の三軸圧縮装置を改良した装置を用いて，締固めた粘土供試体の圧裂引張試験を実施した．得られた実験結果を3次元 PD-DEMによる再現解析の結果と比較することで，提案する粒子計算モデルの妥当性を確認した．この検討を踏まえて，破砕性を持つ複数の物体に対する圧縮破壊の計算を実施することで，締固めた粘土を想定した材料がスレーキング現象で見られるような変形，亀裂，破砕を繰り返す過程を連続的に表現できることがわかった．
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