地震動増幅特性の評価のための，地盤-地下構造物群の3次元連成応答解析手法の開発

• 研究課題/領域番号: 15K18110
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造工学・地震工学・維持管理工学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 藤田 航平 国立研究開発法人理化学研究所, 計算科学研究機構, 特別研究員 (00744856)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2016年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2015年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
• キーワード: 地震応答解析 / 高性能計算 / 有限要素法 / 地下構造物 / メッシュ生成方法 / メッシュ生成手法

研究成果の概要

地下構造物群の周りでは地震時に複雑な波動場が生じ，地表において局所的な地震動増幅が発生する可能性がある．本研究ではこのような増幅特性の評価のため，地盤-地下構造物群の詳細な3次元連成解析を行うための技術開発を行った．ここでは，デジタル都市データから地盤と地下構造物群の大規模3D有限要素モデルを高速・並列・ロバストに自動構築する方法，及び，京コンピュータ全系において高い性能の出る有限要素法プログラムを開発した．

研究成果

• [雑誌論文] Development of Large-Scale Three-Dimensional Seismic Ground Strain Response Analysis Method and Its Application to Tokyo using Full K Computer (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Tsuyoshi Ichimura
  • 雑誌名: Journal of Earthquake and Tsunami 巻: 10 号: 05 ページ: 1640017-1640017
  • DOI: 10.1142/s1793431116400170
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acceleration of Element-by-Element Kernel in Unstructured Implicit Low-order Finite-element Earthquake Simulation using OpenACC on Pascal GPUs (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Takuma Yamaguchi, Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori, Lalith Maddegedara
  • 雑誌名: Proceedings of Third Workshop on Accelerator Programming Using Directives (WACCPD) 巻: - ページ: 1-12
  • DOI: 10.1109/waccpd.2016.005
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comprehensive Seismic Response Analysis for Estimating the Seismic Behavior of Buried Pipelines Enhanced by Three-Dimensional Dynamic Finite Element Analysis of Ground Motion and Soil Amplification (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ichimura, Kohei Fujita, Pher Errol Quinay, Muneo Hori, Takashi Sakanoue, Ryo Hamanaka, Fumiki Ito and Iwao Suetomi
  • 雑誌名: J. Pressure Vessel Technol 巻: 138 号: 5
  • DOI: 10.1115/1.4033250
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Octree-Based Multiple-Material Parallel Unstructured Mesh Generation Method for Seismic Response Analysis of Soil-Structure Systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Keisuke Katsushima, Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori, and Lalith Maddegedara
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: -
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Scalable Multicase Urban Earthquake Simulation Method for Stochastic Earthquake Disaster Estimation (2015)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori, Lalith Maddegedara, Seizo Tanaka
  • 雑誌名: Procedia Computer Science 巻: 51 ページ: 1483-1493
  • DOI: 10.1016/j.procs.2015.05.338
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Implicit Nonlinear Wave Simulation with 1.08T DOF and 0.270T Unstructured Finite Elements to Enhance Comprehensive Earthquake Simulation (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ichimura, Kohei Fujita, Pher Errol Balde Quinay, Lalith Maddegedara, Muneo Hori, Seizo Tanaka, Yoshihisa Shizawa, Hiroshi Kobayashi and Kazuo Minami
  • 雑誌名: SC15: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis 巻: 2015 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1145/2807591.2807674
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 3次元地盤震動解析と多数シナリオの構造物応答解析による都市地震シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田航平，市村強，田中聖三，堀宗朗，Lalith MADDEGEDARA
  • 雑誌名: 土木学会論文集A1（構造・地震工学） 巻: 71 号: 4 ページ: I_680-I_688
  • DOI: 10.2208/jscejseee.71.I_680
  • NAID: 130005100247
  • ISSN: 2185-4653
  • 査読あり
• [学会発表] A Fast Implicit Solver with Low Memory Footprint and High Scalability for Comprehensive Earthquake Simulation System (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Tsuyoshi Ichimura, Kentaro Koyama, Masashi Horikoshi, Hikaru Inoue, Larry Meadows, Seizo Tanaka, Muneo Hori, Maddegedara Lalith and Takane Hori
  • 学会等名: SC16: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis
  • 発表場所: Salt Lake City, USA
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] Development of High-Performance Finite-Element Solver and Application to Seismic Ground Strain Analysis of Tokyo (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Tsuyoshi Ichimura, Muneo Hori
  • 学会等名: Techno-Ocean 2016
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸市）
  • 年月日: 2016-10-06
  • 国際学会
• [学会発表] Urban earthquake simulation of Tokyo metropolis using full K computer (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Tsuyoshi Ichimura, and Muneo Hori
  • 学会等名: European Geosciences Union General Assembly 2016
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 「京」全系を使った都市地震シミュレーション (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤田航平
  • 学会等名: 物性研究所スパコン共同利用・CCMS合同研究会「計算物質科学の今と未来」
  • 発表場所: 東京大学物性研究所（千葉県・柏市）
  • 招待講演
• [学会発表] Integrated earthquake simulation enhanced with fast wave propagation analysis using full K computer (2016)
  • 著者名/発表者名: Kohei Fujita, Tsuyoshi Ichimura, and Muneo Hori
  • 学会等名: The 12th World Congress on Computational Mechanics and 6th Asia-Pacific Congress on Computational Mechanics
  • 発表場所: Seoul, South Korea
  • 国際学会
• [学会発表] 都市の地震災害シミュレーションのための非線形波動場解析手法の高速化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田航平
  • 学会等名: 平成27年度「京」における高速化ワークショップ
  • 発表場所: 秋葉原UDX 6階 Conference（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2015-12-18
  • 招待講演
• [学会発表] 大規模地盤震動解析を使った都市地震シミュレーション (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田航平，市村強，田中聖三，堀宗朗，Lalith MADDEGEDARA
  • 学会等名: 土木学会平成27年度全国大会第70回年次学術講演会
  • 発表場所: 岡山大学津島キャンパス（岡山県・岡山市）
  • 年月日: 2015-09-18
• [学会発表] 3次元非構造格子有限要素法を使った大規模地盤地震動解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田航平，市村強，田中聖三，堀宗朗，Lalith Maddegedara
  • 学会等名: 第20回計算工学講演会
  • 発表場所: つくば国際会議場（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-06-08
• [学会発表] 3次元地盤震動解析のための高速な非構造格子有限要素法ソルバーの開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤田航平，市村強，田中聖三，堀宗朗，Lalith Maddegedara
  • 学会等名: 第18回応用力学シンポジウム
  • 発表場所: 金沢大学角間キャンパス（石川県・金沢市）
  • 年月日: 2015-05-16