分散メモリ並列MPM-MPS連成解析手法の開発と盛土に対する津波越流・洗掘解析
【研究分野】計算科学
【研究キーワード】
洗堀解析 / MPM / MPS / 連成解析 / MPM-MPS連成解析 / 洗掘解析 / 大規模並列計算 / 粒子法 / MPS法 / MPM法 / 越流洗掘解析 / ハイパフォーマンス・コンピューティング / シミュレーション工学 / 津波 / 越流 / 防災
【研究成果の概要】
東北地方太平洋沖地震では、津波による鉄道盛土、道路盛土の被害が多く発生した。このような津波による被害は、波圧による破壊よりも長時間の越流による洗掘の方が深刻であることが、被害調査分析や模型実験を用いた検討により報告されている。そこで、盛土に対して津波越流による洗掘解析を実施できる解析手法の開発を目的とした。津波越流解析にはMPS、洗掘解析にはMPMを用い、連成界面において適切な変形・分離・結合と効率的な物理量の受け渡しを実現できる連成解析手法を開発し、開発した解析手法を用いた盛土の洗掘実験の再現解析を実施した。
【研究の社会的意義】
洗掘解析においては、盛土周辺における水の流れと盛土および支持地盤を構成する地盤の変形を解析可能な手法が必要となる。これまでMPS-DEMやSPH-DEMの連成解析手法開発が行われている。しかしながら、DEMでは粒子の集合体でモデル化するため、解析モデルの粒子最小サイズに限界があり、盛土や支持地盤のような砂質土または粘性土を正確にモデル化することは難しい。そこで、変形レベルに拘わらず地盤を弾塑性体として扱うことが可能なMPMを地盤の解析モデルとして採用し、MPMとMPSを連成した解析手法の開発を行った。本洗掘解析の結果より、洗掘時の流速と地盤内のひずみ集中箇所を把握できるようになった。
【研究代表者】
【研究分担者】 |
| 高垣 昌和 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 鉄道力学研究部 | 上席研究員GL | (Kakenデータベース) |
| 渡邉 健治 (渡辺 健治) | 東京大学 | 大学院工学系研究科(工学部) | 准教授 | (Kakenデータベース) |
| 阿部 慶太 | 公益財団法人鉄道総合技術研究所 | 構造物技術研究部 | 主任研究員 | (Kakenデータベース) |
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【研究種目】基盤研究(C)
【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31
【配分額】4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)