せん断帯における粒状材料の運動メカニズムに対する実験・解析的アプローチ

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10460107
• 研究機関: 岡山大学
• 研究代表者: 村上 章 岡山大学, 環境理工学部, 教授 (80157742)
• 研究分担者: 西山 竜朗 岡山大学, 環境理工学部, 助手 (30294440)
• キーワード: 粒状体 / 落し戸 / せん断帯 / セルオートマトン / 局所化 / 画像処理 / せん断試験

研究概要

本年度は、アルミ棒積層体による2次元落し戸実験と実験画像の解析を行うとともに、連結格子セルオートマトン(CL-CA)のローカルルールを拡張した。アルミ棒の径は3種類とり、均等径および混合径にて実験を実施した。高速ビデオにより10秒間粒子挙動を撮影し、画像をパソコンで処理することにより、粒子中心の軌跡と変位を非接触で観測した。一方、解析にあたっては、個別要素法とセルオートマトンによった。本研究で扱うセルオートマトンモデルは、研究代表者と共同研究者とにより提案された「連結格子セルオートマトン(Connected Lattice-Cellular Automata:CL-CA)」であり、従来のCAに比ベ、異なる粒子の大きさやさまざまな初期パッキングを扱うことが可能となり、数値計算に要する時間もきわめて短いことも特徴のひとつである。粒状体に関するCAのローカルルールは、従来ではホッパーフローのような重力流動だけを扱っていた。本年度の研究において、一般的なせん断条件を記述する目的で、落し戸に関していえば、ドアを上昇させる受働モードのローカルルールを新たに提案した。均等径粒子群について、このルールに基づいた数値解析を行い、ルールの有効性と結果の妥当性を検討した。落し戸実験の実験画像との比較により、新しいルールの下で粒子群の挙動をよく再現できることを確認した。また、接触力分布を推定する新しい考え方を導入し、個別要素法による結果と比較し、その対比を検討した。

研究成果

• [文献書誌] 村上 章: "粒状体におけるせん断帯の形成と渦運動の関係"農業土木学会論文集. 201. 21-31 (1999)
• [文献書誌] 村上 章: "Inverse analysis of a soft soil foundation based on test embankment measurements"Pre-failure Deformation of Geomaterials. 1. 873-876 (1999)
• [文献書誌] 川端浩司: "EFGM for saturated soil"U.S. National Symp. on Computational Mechanics. 1. 313-314 (1999)
• [文献書誌] 村上 章: "粒状体のせん断過程における間隙の変化"応用力学論文集. 2. 413-417 (1999)
• [文献書誌] 川端浩司: "EFGMによる水〜土連成解析"応用力学論文集. 2. 295-302 (1999)
• [文献書誌] 村上 章: "落し戸受働モードに対するCL-CA解析とアルミ棒積層体実験"第44回地盤工学シンポジウム論文集. 1. 153-156 (1999)
• [文献書誌] 村上 章: "土木工学における逆問題入門"土木学会・丸善. 150 (2000)
• [文献書誌] 村上 章: "有限要素法・境界要素法による逆問題解析-カルマンフィルタ・等価介在物法の応用"200 (2000)