| 研究課題/領域番号 |
22360176
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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, 大学院・工学研究科, 准教授 (40282678)
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| 研究分担者 |
京谷 孝史 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (00186347)
車谷 麻緒 茨城大学, 工学部, 講師 (20552392)
皆川 浩 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (10431537)
久田 真 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80238295)
樫山 和男 中央大学, 理工学部, 教授 (10194721)
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| キーワード | 応用力学 / 計算力学 / コンクリート / 破壊力学 / 非均質性 / 有限変形 |
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| 研究概要 |
寺田・車谷が提案してきた、計算効率と計算コスト面で優位なFEMベースの破壊解析手法を、寺田・京谷・車谷が協働して3次元問題・亀裂進展問題および並列計算への対応できるよう機能拡張を行った。プロトタイプとなる計算プログラムは比較的早い段階で完成したが、京谷が岩盤亀裂面の強度予測を目的として開発に取り組んできた接触・摩擦解析アルゴリズムを組み合わせてプログラムに実装するまでには至らなかった。特に、22年度は、セメントペーストやモルタルの粒子を離散化の最小単位とし、その分離・回転・かみあい、など様々な形態変化に伴った抵抗・運動により、ひび割れ面での接触、すべりや摩擦などの現象を表現できるように、この解析手法の拡張を試みたが、ひび割れ生成が多くなると計算が安定しないなどの問題点が明らかになった。論理的には、古典的なクーロン則摩擦などを用いる必要はなく、ブリッジング効果も粒子レベルの離散的な配置変化により表現可能であるので、非線形破壊力学モデル(仮想ひび割れモデルなど)不要であるが、手法の再検討が必要であるとの結論に至った。ただし、この手法は有限要素法をベースとする破壊解析手法として実績もあるので、比較的小さい自由度のモデルによるパイロット的な解析を行うことで、手法の検証は終えることができたことは22年度の主な成果である。
プログラムの実装作業と平行して、上で述べた規模の数値解析を可能とするための並列計算機の設定を最適化した。このとき、クラスター型並列計算機のソフトおよびハードウェア面に関する樫山の専門知識を生かし、通信機能やMPIライブラリの設定を行うとともに、既に開発済み2次元問題用プログラムにより試験的な解析を行うことができるようになった。一方、久田・皆川は、構成材料の物性の実験・計測を行うとともに、文献調査等により材料パラメータなどのデータを提供した。
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