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2019 年度 実績報告書

多階層マルチスケール・フィジックス津波被害予測解析のシンカ

研究課題

研究課題/領域番号 17H02061
研究機関九州大学

研究代表者

浅井 光輝  九州大学, 工学研究院, 准教授 (90411230)

研究分担者 磯部 大吾郎  筑波大学, システム情報系, 教授 (00262121)
笠間 清伸  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 准教授 (10315111)
伊津野 和行  立命館大学, 理工学部, 教授 (90168328)
馬場 俊孝  徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (90359191)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワード粒子法 / 津波 / 構造物被害 / 流体構造連成解析
研究実績の概要

今後の巨大地震津波に備え,様々な防災・減災対策が検討・整備されている.津波防災の検討に数値解析を積極的に活用するには,最低でも30分間程度の津波遡上現象を広範囲に解析しなければならない.本研究では,上記の広範囲の解析と同時に,橋梁・防波堤などの重要インフラ構造物の損傷・崩壊予測まで行うことを目的し,十分な空間解像度(10~20cm程度)で,かつ地盤,構造と流体の連成挙動の3次元解析を実施可能な多階層マルチスケール・マルチフィジックス津波被害予測シミュレータをシンカ(進化・深化)させた.
進化①(津波解析用のシナリオ設定の高精度化):信頼性のある津波伝搬解析を実施するためには,津波の初期条件を与える断層すべりモデル・地殻変動の予測の精度が一番重要である.そこで研究協力者のJAMSTEC・堀高嶺が開発している地震サイクル解析で推定した地殻変動量を使い,そのままグローバルな津波解析へとシームレスに繋ぐためのツールを開発した.
進化②(粒子法の高速化・GPGPU化):進化①でグローバルな津波解析結果を基に,粒子法でローカルな津波遡上現象を粒子法で解くのが,マルチケール津波解析手法である.省メモリ化・計算コストの低減を図った完全陽解法化した粒子法を新たに開発した.これにより,GPU計算機が利用できるようになり,大型計算機と同等の計算が安価なGPU計算機で実施できるようになった.
深化(木造家屋等の瓦礫解析機能の追加):多段階マルチスケール解析の最終段階では,津波流体力に伴う構造物,地盤の崩壊現象のマルチフィジックス解析する.このためにSPH法(流体)とDEM(地盤)の2つの粒子法を組み合わせた流体地盤連成解析ツールと,ASI-Gauss法による都市全体の木造家屋の崩壊解析技術を開発した.
以上,マルチスケール・フィジックス津波解析の真価を発揮させるための準備が整った.

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (25件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 1件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (20件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Energy-tracking impulse method for particle-discretized rigid-body simulations with frictional contact2020

    • 著者名/発表者名
      Li Yi, Mitsuteru Asai, Bodhinanda Chandra, Masaharu Isshiki,
    • 雑誌名

      Journal of Computational Particle Mechanics

      巻: 2020 ページ: 1

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s40571-020-00326-5

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] ASI-Gauss法による骨組み崩壊解析に基づく阿蘇大橋崩壊メカニズムの推定2020

    • 著者名/発表者名
      浅井光輝,原倖平,磯部大吾郎,田中聖三
    • 雑誌名

      構造工学論文集

      巻: 66A 巻 ページ: pp. 59-69

    • DOI

      https://doi.org/10.11532/structcivil.66A.59

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 洗掘解析に向けた鉛直噴流実験による ISPH-DEM 連成手法の妥当性確認2020

    • 著者名/発表者名
      藤井 孟大, 浅井 光輝, 牛島 省, 鳥生 大祐
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol.74, No.2 ページ: pp.I_ 249-I_258

    • DOI

      https://doi.org/10.2208/jscejam.75.2_I_249

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 含水に伴う見かけの粘着力を考慮した SPH-DEM 連成解析による地盤陥没現象の再現2020

    • 著者名/発表者名
      辻 勲平, 浅井 光輝, 小西 康彦, 大峯 秀一
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol.74, No.2, ページ: pp. I_203-I_213

    • DOI

      https://doi.org/10.2208/jscejam.75.2_I_203

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 安定化 ISPH 法の理論的解釈 II -誤差評価に基づく安定化係数の最適化-2020

    • 著者名/発表者名
      井元 佑介, 浅井 光輝, 藤井 孟大
    • 雑誌名

      土木学会論文集A2(応用力学)

      巻: Vol.74, No.2 ページ: pp.I_187_194

    • DOI

      https://doi.org/10.2208/jscejam.75.2_I_187

    • 査読あり
  • [学会発表] Dynamic Load Balanced Expanding Slice Grid Method for Large-scaled High Fidelity Tsunami Run-up Simulation suing an Explicit SPH2019

    • 著者名/発表者名
      Mitsuteru Asai, Mikito Furuichi, Daisuke Nishiura
    • 学会等名
      VI International Conference on Particle-based Method - Fundamentals and Applications PARTICLES 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Simulation of Free-surface Flow Interacting with Multiple Rigid Bodies using Coupled ISPH-DEM incorporated with Energy Tracking Impulse Contct2019

    • 著者名/発表者名
      Li Yi, Mitsuteru Asai, Bodhinanda Chandra
    • 学会等名
      VI International Conference on Particle-based Method - Fundamentals and Applications PARTICLES 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Verification and Validation in Highly Viscous Fluid Simulation using a Fully Implicit SPH Method2019

    • 著者名/発表者名
      Daniel Morikawa, Mitsuteru Asai, Masaharu Isshiki
    • 学会等名
      VI International Conference on Particle-based Method - Fundamentals and Applications PARTICLES 2019
    • 国際学会
  • [学会発表] Fluid-Solid Multiphase Disaster Simulator using SPH-DEM coupled Method2019

    • 著者名/発表者名
      Kunpei Tsuji,Mitsuteru Asai
    • 学会等名
      7th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] Application of ASI-Gauss code for wooden houses collapse analysis of entire city by earthquake and tsunami2019

    • 著者名/発表者名
      Kohei Hara, Mitsuteru Asai, Daigoro Isobe, Seizo Tanaka
    • 学会等名
      7th Asian Pacific Congress on Computational Mechanics
    • 国際学会
  • [学会発表] SPH-DEM 連成解析手法による洗掘現象の解析における妥当性確認2019

    • 著者名/発表者名
      藤井孟大, 浅井光輝
    • 学会等名
      第24回計算工学講演会
  • [学会発表] 大規模津波遡上解析の効率化に向けた楕円粒子法の開発と堤防越流問題での有効性検証2019

    • 著者名/発表者名
      槇野泰河,浅井光輝
    • 学会等名
      第24回計算工学講演会
  • [学会発表] 液体架橋力モデルを導入した粒子法による水-土混相流解析2019

    • 著者名/発表者名
      辻 勲平,浅井光輝
    • 学会等名
      第24回計算工学講演会
  • [学会発表] 大規模高詳細津波遡上解析に向けた楕円体粒子法の開発と越流問題での有効性確認2019

    • 著者名/発表者名
      槇野泰河, 浅井光輝
    • 学会等名
      2019年応用力学シンポジウム
  • [学会発表] 洗掘解析に向けた鉛直噴流実験によるSPH-DEM 連成手法の妥当性確認2019

    • 著者名/発表者名
      藤井孟大,浅井光輝,牛島省,鳥生大祐
    • 学会等名
      2019年応用力学シンポジウム
  • [学会発表] 水-土混相流現象を対象としたSPH-DEM 連成解析手法の開発2019

    • 著者名/発表者名
      辻 勲平,浅井光輝
    • 学会等名
      2019年応用力学シンポジウム
  • [学会発表] SPH-DEM連成解析による洗堀現象シミュレーションにおける乱流の影響2019

    • 著者名/発表者名
      藤井孟大,浅井光輝
    • 学会等名
      日本機械学会第32回計算力学講演会
  • [学会発表] 粒子法による津波発生から陸地への遡上までのマルチスケール津波解析2019

    • 著者名/発表者名
      槇野泰河, 浅井光輝,古市幹人, 西浦泰介
    • 学会等名
      日本機械学会第32回計算力学講演会
  • [学会発表] 洗掘解析に向けた粒子法による水-土粒子混相流解析 手法の妥当性確認2019

    • 著者名/発表者名
      藤井孟大,浅井光輝
    • 学会等名
      土木学会全国大会第74回年次学術講演会
  • [学会発表] 都市全体の地震・津波による木造家屋倒壊解析に向けたASI Gauss 法 の適用2019

    • 著者名/発表者名
      原倖平, 浅井光輝, 大谷英之
    • 学会等名
      土木学会全国大会第74回年次学術講演会
  • [学会発表] 発生から陸地への遡上までのマルチスケール津波解析2019

    • 著者名/発表者名
      槇野泰河, 浅井光輝,古市幹人, 西浦泰介
    • 学会等名
      土木学会全国大会第74回年次学術講演会
  • [学会発表] SPH-DEM 連成解析手法の妥当性確認 ~孤立波による砂山崩壊の再現解析~2019

    • 著者名/発表者名
      辻 勲平,浅井光輝, 高瀬慎介
    • 学会等名
      土木学会全国大会第74回年次学術講演会
  • [学会発表] 都市型水害被害予測のための高詳細非構造格子を用いた排水シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      植木裕人, 浅井光輝, 川崎重紀, 川崎浩司
    • 学会等名
      土木学会全国大会第74回年次学術講演会
  • [学会発表] 水-土混相流解析手法による洗堀解析における乱流抗力モデルの見直し2019

    • 著者名/発表者名
      藤井孟大,浅井光輝
    • 学会等名
      第7 回九州橋梁・構造工学研究会シンポジウム
  • [学会発表] SPH粒子法による建物内部・地下構造物への浸水を含む津波遡上解析2019

    • 著者名/発表者名
      槇野泰河, 浅井光輝
    • 学会等名
      第7 回九州橋梁・構造工学研究会シンポジウム

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公開日: 2021-01-27  

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