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2015 年度 実績報告書

媒質境界と相互作用する地震の動的破壊機構の解明:複雑形状XBIEMの実現

研究課題

研究課題/領域番号 25400441
研究機関東京大学

研究代表者

亀 伸樹  東京大学, 地震研究所, 准教授 (90304724)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード地震 / 動的破壊 / 境界積分方程式法 / 亀裂 / 断層 / 不均質媒質
研究実績の概要

本研究のXBIEMは元々メッシュフリーで境界面・破壊面 形状に制限のない解析法であるが、我々がこれまでに開発した数値計算コードは平面媒質境界を横切る平面亀裂の単純な幾何配置の問題に留まる。これを前進させ、複雑な媒質境界との力学的相互作用を 厳密に考慮しながら破壊経路が自在に選択可能な高度化された計算コードを開発する必要がある。

XBIEMを用いて、下向きに凹んだ表面地形をモデル化する場合に全無限グリーン関数を使うと、物理的に破綻しているように感じた。全無限グリーン関数は問題とする領域の変位場とは由来が別の変位場である。問題とする凹んだ表面地形の領域に表現定理を適用した場合、全無限グリーン関数を用いるが故に、媒質の存在しない外部においても直達波の存在を示すように見える。実際、境界積分方程式法の数値計算コードの内部表現では、凹んだ表面地形表面の2要素間の相互作用は全無限グリーン関数から計算され確かに直達波が届いている。計算法実現においてこの点を解決する必要があり、数学的検討を行った。

表現定理が意味するのは、境界面に沿って全ての要素からの全無限グリーン関数の寄与を合計すれば、外部できれいに打ち消し合い0になることが数理的に保証されることであった。従って、地表面が下向きに凹であれ上向きに凸であれ、表現定理に基づく定式化では、境界要素間の相互作用を全無限グリーン関数により評価し、それらを境界面上で足し算(積分)するだけで良いことを意味している。実際、数値計算において変位の評価点を問題とする領域の外側に取った場合、個々の要素からの寄与は値を持つ(直達波が存在する)が、全ての要素からの寄与の合計は確かに0となった。こうして、拡張積分方程式法(XBIEM)において、「全無限グリーン関数を用いた任意の有限領域の変形場の表現」が、媒質境界の任意の形状に対して有効であること示すことができた。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] 表現定理とグリーン関数(2) ─体積震源のモーメントテンソル表現─2016

    • 著者名/発表者名
      日下部哲也・亀伸樹・市原美恵・熊谷博之
    • 雑誌名

      地震

      巻: 68 ページ: 169-176

    • DOI

      10.4294/zisin.68.169

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] On volume source representations based on the representation theorem2016

    • 著者名/発表者名
      Ichihara, M., T. Kusakabe, N. Kame, H. Kumagai
    • 雑誌名

      Earth, Planets and Space

      巻: 68:14 ページ: 1-10

    • DOI

      10.1186/s40623-016-0387-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 表現定理とグリーン関数 ─全無限グリーン関数による有限領域の弾性変形場の 表現─2015

    • 著者名/発表者名
      日下部哲也・亀 伸樹
    • 雑誌名

      地震

      巻: 68 ページ: 83-89

    • DOI

      10.4294/zisin.68.83

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Moment tensors associated with the expansion and movement of fluid in ellipsoidal cavities2015

    • 著者名/発表者名
      Mizuno, N., M. Ichihara, N. Kame
    • 雑誌名

      Journal of Geophysical Research

      巻: 120 ページ: 1-13

    • DOI

      10.1002/2015JB012084

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Derivation of XBIEM kernels for anti-plane/in-plane problems and implementation in anti-plane rupture simulation crossing bimaterial interface2015

    • 著者名/発表者名
      KUSAKABE, T., N. KAME
    • 学会等名
      AGU 2015 Fall Meeting
    • 発表場所
      San Francisco (USA)
    • 年月日
      2015-12-18 – 2015-12-18
    • 国際学会
  • [学会発表] 表現定理とグリーン関数(1)ー全無限グリーン関数による有限領域の弾性変形場の表現ー2015

    • 著者名/発表者名
      日下部哲也・亀伸樹
    • 学会等名
      日本地震学会2015年度秋季大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-10-27 – 2015-10-27
  • [学会発表] 表現定理とグリーン関数(2)ー体積震源のモーメントテンソル表現ー2015

    • 著者名/発表者名
      日下部哲也・亀伸樹・市原美恵・熊谷博之
    • 学会等名
      日本地震学会2015年度秋季大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場(兵庫県・神戸市)
    • 年月日
      2015-10-27 – 2015-10-27
  • [学会発表] Volume source representations: a unified explanation based on the representation theorem2015

    • 著者名/発表者名
      KAME, N., M. ICHIHARA, T. KUSAKABE, H. KUMAGAI
    • 学会等名
      IUGG
    • 発表場所
      Prague (Czech Republic)
    • 年月日
      2015-06-29 – 2015-06-29
    • 国際学会

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公開日: 2017-01-06  

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