災害リスク評価のためのマルチステージ破壊シミュレーション手法の開発

2018 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02137
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 計算科学
• 研究機関: 東北大学
• 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)
• 研究分担者: 森口 周二 東北大学, 災害科学国際研究所, 准教授 (20447527) ; 高瀬 慎介 八戸工業大学, 大学院工学研究科, 講師 (00748808) ; 竹内 則雄 法政大学, デザイン工学部, 教授 (10126112) ; 車谷 麻緒 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (20552392) ; 松原 成志朗 東北大学, 工学研究科, 助教 (40823638) ; 新宅 勇一 筑波大学, システム情報系, 助教 (80780064) ; 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)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 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

研究成果の概要

本研究では、脆性材料により構成される構造物の崩壊現象の再現を意図して、連続体の変形と剛体運動を分離した共回転定式化を、mid-pointアルゴリズムおよびenergy-momentum法を用いて動的問題へと発展させた。さらにはpenalty法による要素の結合・分離により破壊現象を表現し、augmented Lagrange法を用いて接触現象を考慮したマルチステージ破壊シミュレーション手法を構築した。数値解析により提案手法の妥当性を例示した。

自由記述の分野

総合理工

研究成果の学術的意義や社会的意義

大きな負荷履歴に起因する剛性・強度などの材料劣化、発災時のひび割れ生成と成長、応力伝達メカニズムの変化を経て部分的平衡から構造物の大変位・大回転運動が発展し、全体的な崩壊に至る過程をシームレスに数値シミュレーションにより再現するには、解決すべき多くの理論的および技術的課題があり、世界的にみても未だ決定的な手法が確立されていない。また、成果物として得られた破壊のシミュレーション手法は健全な構造物が崩壊していく過程を連続的に再現できる、世界的にも比例ないものである。