Multi-scale Ground Failure Simulator Based on the Particle Method in Consideration of Phase Transition

考虑相变的基于粒子法的多尺度接地故障模拟器

• 批准号: 21J12338
• 负责人: 辻 勲平
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Kyushu University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J12338/
• 关键词: 粒子法; SPH; DEM; 浸透崩壊; 内部侵食; 半解像型連成モデル; 個別要素法; 侵食; 非解像型連成; 解像型連成

１．非解像型連成モデルによる防波堤マウンドの浸透崩壊解析と連成モデルの限界の把握前年度に引き続き，津波による防波堤の浸透崩壊に着目した，非解像型連成モデル（流体：半経験的な浸透流解析，土粒子：半経験的な抗力により駆動）による流体-土-構造連成解析を行った．ここでは，従来の非解像型連成モデルによる侵食の表現性能の限界を把握し，Terzaghiの限界動水勾配による定量的な破壊判定と，侵食による土粒子の流失を簡易的に考慮したDEMの密度補正を組み合わせることで，地盤の破壊までは定量的に評価し，破壊後の流動的な土砂挙動は定性的に表現するシミュレータの開発を達成した．２．粒子法による解像/非解像型ハイブリッドタイプの半解像型モデルの提案昨今着目される内部侵食（浸透流による土粒子の移動に起因した地盤内部での侵食）を表現し，侵食の数値実験が可能な新たな連成モデルの開発に取り組んだ．ここでは，表面の流体力を精緻に求める流体-固体連成問題として解く解像型連成モデルと，流体は平均的な浸透流として解き，土粒子には抗力を作用させる非解像型連成モデルを組み合わせたハイブリッドタイプの半解像型連成モデルを粒子法の範疇で開発した．提案モデルによる数値実験から，従来のモデルの欠点（解像型：莫大な計算コスト，非解像型：侵食の表現性能）を補う新たなモデルによって初めて内部侵食で特徴的な強い間隙流れや小粒子の噴出を表現できることを確認した．本研究課題の実施を通し，目的であった水-土粒子-空気三相連成解析には至らなかったものの，従来の連成モデルの適用限界を把握したほか，粒子法の高精度化と新たな半解像型連成モデルの開発を行い，地盤の侵食を始めとする水-土の2相が複雑に影響して発生する地盤の微視的な素過程を，効率よく高詳細に表現できる新たなシミュレータを構築することができた．

1. Non-resolution type connection analysis of breakwater penetration failure analysis of breakwater penetration failure analysis of breakwater penetration For this reason, it is necessary to grasp the boundary of invasion performance of non-resolution type connection, determine the quantitative damage of Terzaghi in dynamic water matching, and simply consider the loss of soil particles in invasion. It is necessary to combine DEM density correction and quantitative evaluation of site damage 2. The particle method is used for solving/non-solving problems. The proposal of semi-solving problems is proposed. The internal invasion (the cause of the movement of soil particles in the infiltration flow) is performed. The number of intrusions is possible to form a new group of problems. The fluid-solid connection problem is solved by the fluid force on the surface, and the non-resolution connection problem is solved by the particle method. Propose a new approach to the problem (resolution type: maximum calculation, non-resolution type: erosion performance). Propose a new approach to the problem (initial internal erosion characteristics). The purpose of this study is to improve the accuracy of particle method, grasp the application limits of particle method, develop the new semi-resolution method, and develop the element process of Weishi app, which is used to analyze the water-soil particle-air three-phase connection. High performance, high performance, low cost.

项目成果

地盤の内部侵食解析に向けたSPH-DEM解像・非解像型ハイブリッド連成解析

用于地面内部侵蚀分析的 SPH-DEM 分辨率/非分辨率混合耦合分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuta Yamaguchi;Yasuhiro Kato;Atsushi Kumanogoh;辻勲平，浅井光輝
• 通讯作者: 辻勲平，浅井光輝

A Class of Higher Order Derivative Models in the Smoothed Particle Hydrodynamics

光滑粒子流体力学中的一类高阶导数模型

• 发表时间: 2022
• 作者: Yusuke Saeki;Shujiro Fujioka;Kumpei Tsuji;Mitsuteru Asai
• 通讯作者: Mitsuteru Asai

Fluid-Soil-Structure interaction simulation for natural disaster damage estimation using a particle method

使用粒子法进行自然灾害损失估计的流-土-结构相互作用模拟

• 发表时间: 2021
• 作者: Mitsuteru Asai;Daniel S. Morikawa;Kumpei Tsuji
• 通讯作者: Kumpei Tsuji

SPH-DEMを用いた津波による防波堤崩壊解析および河川堤防の浸食解析への応用

SPH-DEM在海啸引发的防波堤破坏分析和河堤侵蚀分析中的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Chujie Wu;Yusheng Wang;Yooghoon Ji;Hiroshi Tsuchiya;Hajime Asama and Atsushi Yamashita;辻勲平，浅井光輝，笠間清伸
• 通讯作者: 辻勲平，浅井光輝，笠間清伸

粘り強い防波堤の構築に向けた捨石マウンドの洗掘低減効果の解析的検討

碎石堆对修建耐久防波堤的冲刷效果分析研究

• 发表时间: 2021
• 作者: Yusheng Wang;Yonghoon Ji;Hiroshi Tsuchiya;Hajime Asama and Atsushi Yamashita;竹崎奏詠，辻勲平，ハザリカ・へマンタ，浅井光輝
• 通讯作者: 竹崎奏詠，辻勲平，ハザリカ・へマンタ，浅井光輝