【研究分野】計算科学

【研究領域課題番号】17H02825 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

離散要素法 / 粉体工学 / 粉体 / 粉末金型充填 / シミュレーション / 数値流体力学 / DEM-CFD / 粉体シミュレーション / DEM / 固体-流体連成問題 / 計算力学 / 粒子法 / 粗視化 / 計算科学 / DEM粗視化モデル

【研究成果の概要】

申請者のグループで独自開発した、DEM粗視化モデルおよび符号付距離関数と埋込境界法を結合した壁境界モデル（薄板モデルを含む）が、粉末金型充填をはじめとする固気混相流体系に応用できることを理論的および実験的に示す。また、離散要素法で模擬した粉体の空間分布を反映した粉末圧縮シミュレーションを行うための計算手法を新たに開発する。

【研究の社会的意義】

金型を用いた粉体成形プロセスを経て製造される製品は、数え上げたら枚挙に暇がない。今日の粉体成形技術（金型設計から運転条件検討まで）は、職人の経験に支えられている。技術伝承を円滑に進めるため、コンピュータシミュレーションの粉体成形技術への応用が期待されている。本研究では、試作品を製作しなくても高精度な金型設計が可能となる革新的なシミュレータを開発する。本研究成果は、粉末金型充填の運転条件の最適化や粉末成形の歩留まりの向上に役立てられる。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2017-04-01 - 2020-03-31

【配分額】17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)

【研究分野】環境保全

【研究領域課題番号】11794031 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

GIS / リモートセンシング / 植生変遷 / 航空写真測量 / DEM / 流出解析 / シミュレーション / 環境共生 / 里山 / 森林成長 / 地球環境 / 植生

【研究成果の概要】

本研究においては、環境共生の議論のシンボルとして注目の集まっている「里山」について、写真測量やリモートセンシングの先端技術と現地観測データをGIS上に統合することによって、その動態を観測する方法論を検討し、取得されたデジタルデータに基づいて、地球温暖化問題とも密接に関わる炭素固定量評価手法の開発を行った。
報告書ではその成果を、第1章:里山の森林成長と二酸化炭素固定量評価の方法論、第2章:リモセン先端技術の森林計測学への応用、第3章:高解像度DEMの精度と応用、第4章:高解像度DEMに基づく丘陵地の流出解析と植生変化、として取り纏めた。
主な成果として、20世紀後半(過去50年間)の里山の自然環境復元をデジタル写真測量技術を応用することで可能とし、森林の変化をGISベースで詳細に解析できるようにした。森林成長を高解像度DEMによりとらえ、植生判別を行った後、針葉樹林および広葉樹林において二酸化炭素固定量を試算した。また、レーザレーダやMSSなど、先端技術を応用して立木の本数や林分材積を算出する方法論の開発を行った。これらを応用することで、二酸化炭素固定量評価手法を高度化できる可能性が示された。一方、高解像度DEM自体の精度検証を、モデル実験を導入して行い、森林動態観測における精度推定の方法論を検討した。さらに、高解像度DEMと現地における流量測定を実施し、植生の違いよる流出特性の違いを明らかにし、植生回復に伴う流出特性変化のシミュレーション手法の開発を行った。
以上を通じて、愛知県瀬戸市を例に、里山の地形的特徴と森林動態を具体的に把握し、その過程をシミュレートする基礎を構築した。

【研究種目】地域連携推進研究費

【研究期間】1999 - 2001

【配分額】13,500千円 (直接経費: 13,500千円)

【研究分野】自然災害科学

【研究領域課題番号】06558053 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

地震 / 屋内収容物 / 転倒 / DEM / シミュレーション / 振動台実験

【研究成果の概要】

近年のわが国の地震では、家具などの転倒による室内での人的・物的被害が、負傷者の大きな割合を占めるようになってきた。このような背景から、本研究では屋内収容物の地震時転倒などの挙動に関する振動台実験と,個別要素法(DEM)に基づく解析手法の開発を行った.まず,さまざまな大きさの木製ブロックに対して振動台実験を実施し,ブロックのロッキングから転倒に至る挙動を,加速度計およびビデオで記録した.次にこの数値手法によりシミュレーション解析を行い,手法の精度の検証を行った・この結果,DEMは,ロッキングから転倒に至る非線形な応答挙動を,単体ブロックおよび組み合わせブロックについて良く再現した。また,上下動を同時に加えた場合や,背面に壁がある場合などについても,定量的によい一致が得られ,DEMのこの問題への適用性が示された.
つぎに、実地震波が入力した場合に,単体ブロックが転倒する確率を簡易に評価する方法を検討した。実地震波を用いた転倒シミュレーションを条件を変えて多数行い,ブロックの高さ/幅比,大きさをパラメータとする統計的な転倒予測関数を提案した.さらに,建物モデルの地震応答解析と転倒シミュレーション解析の2段階からなるシステムを構築した。
この研究成果は,屋内収容物の地震時転倒危険度評価において,有用な方法を提示するものと考えられる.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】1994 - 1996

【配分額】8,500千円 (直接経費: 8,500千円)