重合メッシュ法による実務設計を目指した建築物と地盤の動的連成解析法

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K12009
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分60100:計算科学関連
• 研究機関: 和歌山工業高等専門学校
• 研究代表者: 山東 篤 和歌山工業高等専門学校, 知能機械工学科, 准教授 (50435442)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 重合メッシュ法 / 不整合メッシュ / 固有値解析 / 時刻歴応答解析

研究成果の概要

建築構造物と地盤の一体モデルの作成において，両者のメッシュ分解能が大きく異なるためメッシュの整合性を考慮する必要がないモデリング手法は有用である．さらに，連成解析において建築構造物と地盤の境目が設計上最も重要であるため，境目付近の高精度化も望まれている．
本研究では「はみ出しを有する重合メッシュ法」を用いた建築構造物・地盤一体モデルの効率的モデリングを提案し，静的解析，固有値解析，時刻歴応答解析において簡便なモデリングでFEM参照解とよく一致する解析結果が得られることを確認した．さらに，モデリングと解析精度の関係をパラメトリックスタディにより明らかにした．

自由記述の分野

計算力学

研究成果の学術的意義や社会的意義

原子力建屋などの特殊な建築構造物の設計では詳細な地震応答の把握が必要であることから，質点を用いた簡易モデルでなく構造物とその周辺地盤も含めた一体モデルを用いたFEM解析が求められている．一体モデルで効率的なメッシュ分割を目指せば，メッシュの分解能が大きく変わりモデル化が困難となる箇所が生じる．本研究成果は不整合メッシュを用いることができるためメッシュ作成や部分修正の労力を大幅に削減し，さらに高い解析精度が必要となる境目付近だけを微細メッシュにできる優位点がある．本提案手法が汎用化できれば，多点拘束法と併用してFEMが苦手とするモデリングを容易に実現できる代替手法となることが期待できる．