| 研究概要 |
2011年の東北地方太平洋沖地震時に発生した津波により, 沿岸城にある橋梁あるいは海岸保全施設などの土木構造物は甚大な被害を受けた. これらの被害調査の結果, 津波による想定外の外力の作用で構造物が破壊しただけでなく, 基礎地盤の洗堀などの影響で構造全体の不安定化が生じた事例も多い. 今後, 津波などの自然災害に対する構造物の防災・減災機能の向上を計るためには, 流体と地盤および構造物の3者の動的相互作用を正確に予測可能な数値解析技術の開発が期待される.
この研究では, 津波の流れだけでなく, 地盤洗掘, 津波漂流物の衝突などを含んだ複雑現象の解析を目指し, 形状の複雑な変化の再現性に優れた粒子型解法であるSmoothed Particle Hydrodynamics (SPH法)に着目し, 流体-地盤-構造の連成問題に適用可能なように改良法を開発することを目的とする.
ここでSPH法はこれまでには主に流体問題を扱うために開発されてきた例が多いという背景から, まずは地盤および構造物といった固体問題を取り扱うための問題点を整理し, 改善法を提示する. 次に, この課題では3つの相からなる問題を同じ解析手法により取り扱うことを前提としていることから, 各相間での境界条件の取り扱い方について議論しなければならない. 特に, 地盤と水の境界では浸透流も発生するため, 単純な境界条件の設定では不適切となること, また水と地盤が同じ領域内で存在する際に粒子法解析が不安定になることが予想されるため, 境界条件の設定方法と異なる物体が混合する際の粒子法の扱い方を提案する. 以上の数値解析手法を構築後には, 津波による堤防の決壊問題を取り上げ, 被害調査内容との比較だけでなく, 小型の室内実験との定量的な比較により数値解析手法の信頼性を検証する.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
予定通り, これまでに開発してきた流体に対する大規模粒子法を改良し, ①剛体解析機能を追加することで, 流体と剛体の連成解析に成功し, また同時に②浸透流と流体を同時に解くDarcy―Brinkman方程式を同じ粒子法で解くための解析コードを完成させることができた。
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