2017 Fiscal Year Research-status Report
津波による漂流物が建築物に与える衝撃荷重特性と被災規模の定量的評価
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16K06588
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
増田 光一 日本大学, 理工学部, 教授 (10120552)
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2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 津波伝播計算 / 漂流物評価 / 港湾の脆弱性 / 衝突荷重 / MPS法 / 弾性変形 / 連成相互干渉 / 衝突荷重計測実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成29年度としては，津波漂流物-津波遡上流-被衝突構造物の相互干渉を合理的且つ実用的に評価できる数値シミュレーションシステムの構築が主要な目標であり，流体と漂流物は、粒子法（MPS法）でモデル化し、被衝突構造物を有限要素法でモデル化する手法（これを手法Aと呼ぶ）についての定式化及びアルゴリズムを連携研究者も含めて徹底的に議論しその結果、手法Aは、両手法の離散化の解像度を適正なレベルに保つためには数値計算容量及び時間共に過大となり実際の設計等を考えた場合に実用的でないという結論に至った。そこで、我々の研究グループでは、被衝突構造物の要素部材及びその構造的特性を弾性体に限定することにより構造体の変形特性を解析解でモデル化する手法を開発することに決定すると同時にその開発に着手した。この手法では、披衝突構造体を仮想的な弾性境界でモデル化しその解析解をMPS法のアルゴリズムの中に組み込み、津波漂流物―津波遡上流―構造物の連成相互干渉効果を弾性変形の範囲内で厳密に考慮できる数値シムレーション手法であり，本手法をMPS・仮想弾性境界カップリング法（MPS・VEB法）と呼ぶことにする。MPS・VEB法を用いることにより値計算の容量及び時間共に実用的な範囲に収める事に成功した。
MPS・VEB法による数値シミュレーションの妥当性を確認するために水槽実験を実施した。水槽実験では、予備実験で厳正に剛性を測定した片持ち弾性梁にコンテナを想定した津波漂流物を衝突ささせ変形量及び衝突荷重を計測し本手法のシミュレーション結果と比較し最大衝突力及び変形量は、実用上問題ない範囲の精度を有していることを確認した。従って、平成29年度の成果実績としては、要素部材の弾性範囲内ではあるが津浪漂流物―津波遡上流―構造物の連成相互干渉を適正に評価できる数値シミュレーション法の開発に成功したことである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実績報告から明らかなように要素部材の弾性変形を考慮した衝突荷重を評価することは可能であり、同時に被衝突構造体のMPS法でのモデル化であるがそれに関する開発方針も我々の研究グループ内で明確になっており、評価法の妥当性を検証する水槽実験のノウハウも前年度までに蓄積されている。
以上により本研究は、順調に進行していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成２９年度の研究成果をふまえて、その成果を国際会議及び国内学協会の講演会及びシンポジュウムでの発表を積極的に考えている。また、昨年度完全に達成できなかった津波漂流物の陸上構造物への衝突問題における流体攪乱及び物体間の相互干渉影響を適正に評価できるシミュレーションモデルの開発に連携研究者と共同で迅速に行う。本年度の研究計画での達成目標としては、シミュレーションモデルとして被衝突鉱物の塑性変形及び破壊まで評価できるモデルの確立とする。そのた被衝突構造物のモデル化をMPS法及びDEMを中心にモデル化を実施する。
平成29年度の水槽実験での経験をふまえて，被衝突構造物の変形を精度良く計測できる水槽実験システムの検討及び開発を実施する。最終的に、本研究で開発したシミュレーションシステムの結果を水槽実験と比較検討することにより本シミュレーションシステムの妥当性を検証する。
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| Causes of Carryover |
旅費の内、航空運賃は、発券時期により変動的であるため、その手数料等に若干の残金生じた。平成30年度の直接経費に組み入れ有効に使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
