ハイブリッドな粉体シミュレーション手法の一般化と高速化

本年度は，二次元の場合について，ポリゴンなどの一般形状の個別要素について，その均質化操作と構成則モデル抽出についての研究・開発を行った．柱崩壊に対する個別要素法と連続体シミュレーションとを，各タイムステップの初めの状態が合うようにして並列に実行し，個別要素法で得られた力の分布を均質化することで塑性流動前後の応力ペアのデータを取得した．具体的にはステップの初めの状態を均質化したデータを連続体シミュレーションに渡して弾性予測だけを行ったものを塑性流動前のデータとして用意し，一方で個別要素法によって得られた移流直前の力の分布を均質化して塑性流動後のデータを用意した．ステップ毎の力の分布を保存すると単一の設定のシミュレーションだけで得られるデータ量が膨大となるため，ごく短時間毎に応力ペアのデータだけを残して力の分布そのものを破棄するアプローチをとった．また，得られた応力ペアデータを分析するための可視化ツール等を作成した．多量の応力ペアデータは一度に可視化できないため，空間的平均化や時間的平均化を適用したのちに可視化する方式をとった．解析の結果，いくつかの興味深い事実が得られた．一つ目は，塑性流動前後の応力ペアデータは降伏面のような狭い領域の近辺に分布しているのではなく，比較的広い範囲内に分散していることであった．二つ目は，その分散している領域に対して中心線を抽出して連続体モデルの降伏面とすると，それを使って得られる柱崩壊の連続体シミュレーションは元の個別要素法の結果と良い一致が得られたが，応力ペアを結ぶ線とこの中心線とは直交しておらず，従って構成則としてはいわゆるnon- associative なものとなることが示唆された．

本年度は，二次元の場合について，ポリゴンなどの一般形状の個別要素について，その均質化操作と構成則モデル抽出についての研究・開発を行った．柱崩壊に対する個別要素法と連続体シミュレーションとを，各タイムステップの初めの状態が合うようにして並列に実行し，個別要素法で得られた力の分布を均質化することで塑性流動前後の応力ペアのデータを取得した．具体的にはステップの初めの状態を均質化したデータを連続体シミュレーションに渡して弾性予測だけを行ったものを塑性流動前のデータとして用意し，一方で個別要素法によって得られた移流直前の力の分布を均質化して塑性流動後のデータを用意した．ステップ毎の力の分布を保存すると単一の設定のシミュレーションだけで得られるデータ量が膨大となるため，ごく短時間毎に応力ペアのデータだけを残して力の分布そのものを破棄するアプローチをとった．また，得られた応力ペアデータを分析するための可視化ツール等を作成した．多量の応力ペアデータは一度に可視化できないため，空間的平均化や時間的平均化を適用したのちに可視化する方式をとった．解析の結果，いくつかの興味深い事実が得られた．一つ目は，塑性流動前後の応力ペアデータは降伏面のような狭い領域の近辺に分布しているのではなく，比較的広い範囲内に分散していることであった．二つ目は，その分散している領域に対して中心線を抽出して連続体モデルの降伏面とすると，それを使って得られる柱崩壊の連続体シミュレーションは元の個別要素法の結果と良い一致が得られたが，応力ペアを結ぶ線とこの中心線とは直交しておらず，従って構成則としてはいわゆるnon- associative なものとなることが示唆された．