【研究分野】計算科学

【研究領域課題番号】17K05152 (KAKENデータベースで見る）

【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)

【研究分野】工学基礎

【研究領域課題番号】21360044 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

計算力学 / 粒子法 / MPS / GPU / 流体力学 / 固体力学 / 陽解法 / 並列計算 / 自由表面流れ / 津波 / 大変形 / 生体 / 呼吸運動 / 非圧縮性流れ / 半陰解法 / 擬圧縮性 / 自由表面

【研究成果の概要】

粒子法シミュレーションにおいて、MPS法(Moving Particle Simulation Method)に基づく流体解析、固体解析、およびDEM(Discrete Element Method)に基づく粉体解析に関するGPU(GraphicsProcessingUnit)を用いた高速計算アルゴリズムを開発した。本アルゴリズムは一般的な並列計算にも有効である。実地形津波遡上の3次元流体解析を行い、その実用性を示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2009 - 2012

【配分額】18,460千円 (直接経費: 14,200千円、間接経費: 4,260千円)

【研究分野】船舶海洋工学

【研究領域課題番号】19360399 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋流体力学 / 浮体工学 / 情報システム / 津波 / 浮体式構造物 / 船舶乗り上がり / 産業防災計画(BCM) / MPS法 / ハザードマップ / コンテナ流出 / 清水港 / MPS / 個別要素法 / 乗り上がり / 海上ハザードマップ / 船舶

【研究成果の概要】

本研究は東海,南海,東南海沖を震源とする海底断層地震の発生に伴う津波により清水港がどのように被災するのかを明らかにし,その状況を事前に把握し,必要な対策を講じることが可能なハザードマップの開発を目的とした。特に,清水港内の係留船舶やヤード内のコンテナ等が津波遡上によって被る被害を数値計算によって予測した。その結果に基づき,海上ハザードマップと岸壁付近の構造物被害ハザードマップが開発された。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2007 - 2009

【配分額】16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円)