| 研究課題/領域番号 |
19K04957
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| 研究機関 | 石川工業高等専門学校 |
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研究代表者 |
新保 泰輝 石川工業高等専門学校, 環境都市工学科, 准教授 (20572697)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | Peridynamics / 進行性破壊 / 破壊力学 / 地盤工学 / 災害 |
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| 研究実績の概要 |
物体が逐次分離して最終的に崩壊に至る『進行性破壊』の科学的解明を行い，土砂災害の予測精度を向上するためには，亀裂の進展を扱う破壊力学による考究が必要不可欠である．本研究の目的は，亀裂進展解析手法であるPeridynamicsを地盤工学へ援用できるように改良し，亀裂進展形状と外力・地盤特性の関係を明らかにすることである．本研究では，地盤の亀裂進展解析コードを開発する．その後，解析や実験再現により毎年大きな被害をもたらす地滑り等の科学的解明を進め，進行性破壊予測のイノベーションを図る．これにより，土砂災害による人家・人的被害のない豊かな社会の実現を目指す．本年度は亀裂進展解析コードの開発と再現解析のための一軸圧縮試験の実施までを行った．弾塑性材料の導入など解析コードの開発は概ね完了しており，次年度予定の解析コードのマルチGPU化にスムーズに移行できる．解析コードの精度保証確認のため，Peridynamicsにおける地震応答解析用の仮想粘性境界とレイリー減衰の実装方法を提案し，これを利用した全体場の精度検証を実施し，報告した．ただし，亀裂を有する場の精度検証として予定していたエネルギ解放率計算については次年度へ持ち越しとなった．一方，青粘土の一軸圧縮試験を実施し，これを取りまとめた．再現解析のために破壊形態を明確に分類することを目的とし，締固め度や含水比を調整し，せん断破壊と引張破壊の二種の破壊形態が得られることを確認すると共にその結果についてまとめた．ただし，試験結果の平均化のために追加試験を次年度実施する．
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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
本年度は解析コードの開発と再現解析のための一軸圧縮試験の実施までを行った．弾塑性材料の導入など解析コードの開発は概ね完了している．亀裂のない場におけるPeridynamicsの精度検証のために，新たにPeridynamicsに適した仮想粘性境界とレイリー減衰の実装方法を提案し，動的FEMと応答加速度を比較することで精度検証を行った．その結果，動的FEMとPeridynamicsによる応答加速度は良い一致を示した．一方，亀裂を有する場の精度検証のために予定していたE積分によるエネルギ解放率の算出に関してはPeridynamicsに適したエネルギ解放率計算アルゴリズムの開発に時間を要しており，当初計画よりわずかに遅れを生じている．ただし，次年度前半には完了を予定しており，全体計画としてはおおむね順調に進展している．他方，青粘土の一軸圧縮試験を実施し，これを取りまとめた．再現解析のために破壊形態を明確に分類することを目的とし，締固め度や含水比を調整し，せん断破壊と引張破壊の二種の破壊形態が得られることを確認すると共にその結果についてまとめた．ただし，試験結果の平均化のためと亀裂進展現象をわかりやすくするための初期亀裂を有する試験について，追加試験を行う予定である．
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| 今後の研究の推進方策 |
E積分によるエネルギ解放率を求めるアルゴリズムの開発と数値解析と理論解による亀裂を有する場の精度検証を次年度前半に実施する．他方，当初計画通り，解析の効率化を目的としたマルチGPUによる解析を実施できるように解析コードを改良する．並行して，試験結果の平均化のために追加試験を実施すると共に亀裂進展現象をわかりやすくするための初期亀裂を有する試験を実施する．これにより，地盤に対する亀裂進展解析の妥当性が向上するといえる．一軸圧縮試験結果を蓄積しながら同時に一軸圧縮試験の再現解析を実施する．これらの検討を行った後，研究目的である亀裂進展形状と外力・地盤特性の関係を明らかにしていく．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
GPUサーバー導入費用が少なくすんだためである．また，ロガーなどの試験機器備品の導入に際し，計画時に対して機器を簡素にでき，仕様に変更が生じたため取得費用が少なく済んだためである．加えて，技術指導の謝金が0となったためである．これらについては，次年度助成金と合わせて現在準備中の国際会議の英文校正費や今年度実施する再現解析や破壊形態をより明確に表すための追加試験に伴う物品に支出予定である．
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