| 研究課題/領域番号 |
16H02137
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
寺田 賢二郎 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (40282678)
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| 研究分担者 |
京谷 孝史 東北大学, 工学研究科, 教授 (00186347)
加藤 準治 東北大学, 工学研究科, 准教授 (00594087)
高瀬 慎介 東北大学, 工学研究科, 助教 (00748808)
竹内 則雄 法政大学, デザイン工学部, 教授 (10126112)
森口 周二 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20447527)
車谷 麻緒 茨城大学, 工学部, 准教授 (20552392)
新宅 勇一 筑波大学, システム情報系, 助教 (80780064)
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | 破壊シミュレーション / 逐次破壊モデル / 結合力モデル / 災害リスク評価 / 損傷モデル / 断層破壊 / 地盤変状 |
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| 研究実績の概要 |
本研究グループのメンバーがこれまでに開発に取り組んで来た、各Stageの現象に特化した解析手法について、それらが矛盾なく接続できるように、また同一のシミュレーションプラットフォームでの解析が実行できるように修正し、文献のベンチマークデータあるいは実験データを用いた検証を行った。また、文献調査・国際会議等を通して最先端技術を調査した。具体的な実績は以下の通りである。
Stage I：(a) ミクロスケールの結合力クラックモデル，(b) これを導入した数値材料試験法、(c) 数値材料試験で得られるマクロ材料挙動の非線形性・非弾性・非可逆性（剛性・強度の低下現象）を表現可能な連続体損傷モデル，について、新たな定式化とプログラム実装・改良を行った。
Stage II：「メゾスケールのき裂発生・進展解析」については、これまでに開発してきた手法に、材料種別に応じた結合力クラックモデルを追加導入した。一方、メゾ・マクロき裂進展と応力伝達メカニズムの変化過程のシミュレーションを実現するために、この手法に大変位・大回転の定式化を導入した。ただし、プログラム実装は2次元問題に限定した。
Stage III：静的安定性を失った固体の塊が互いに、あるいは周囲と接触・摩擦を繰り返しながら運動する現象の再現に適した動解析手法である個別要素法（DEM）と、準静的に進展するひび割れと再現および極限状態の算定に適した剛体ーばねモデル（RBSM）について、連続体モデルと融合を睨んだ再定式化と改良を行った。これは、部分的崩壊した構造物の大変位・大回転運動が発展し、全体的な崩壊に至る過程の再現を意図しており、具体的には、まずStage IIにおける連続体用のシミュレーションプラットフォームに適合するように、DEMとRBSMの改良・実装を行った。
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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
微小変形問題の解析手法に大回転を取り入れるための数理モデルの構築については概ね予定通りであったが、プログラム実装は2次元問題jに特化したものとなった。また接触、摩擦の取り扱いについては少々遅れている。一方、損傷モデルによる断層破壊シミュレーションの必要性に迫られ、その手法開発とシミュレーションを優先した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今年度は、動的破壊現象を含む数理モデルの構築と、解析プログラムの3次元化に注力する。また、楕円型方程式から放物型方程式への移行をモデリングし、これをプログラム実装する。そして、モーションキャプチャシステムを導入して倒壊過程の検証を優先する。また、熊本地震を受けて断層破壊に伴う表層地盤の変状解析を継続して行う。
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