新しい流体・固体連成破壊解析手法の提案と，都市域の詳細な津波解析

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本研究では，流体力による構造物の破壊を考慮した津波解析手法を開発し，都市規模の問題に適用することを目的としている．破壊現象を高い信頼性で求めるには，高精度で構造物の構造特性を津波解析に入力する必要がある．地震による損傷により構造特性が変化するため，地震による構造物被害を高い信頼性で求めることが重要である．そこで，本年度は構造物被害想定の信頼性向上に向けた都市地震シミュレーション手法を研究した．都市規模のシミュレーションは大規模計算となるため，スーパーコンピュータ「京」などの高性能計算機上で高い効率で動く手法を開発することが研究の主眼となる．1. 入力を振った多数ケースの解析を通して，都市の解析モデルに含まれる不確かさを反映した被害想定手法を開発した．IOや計算のプロセスへのマッピングを工夫することで，京コンピュータ40,000計算ノードで高い性能(ウィークスケーリングで97.4%)を達成した．13,275棟からなる都市に対して10,000地震シナリオの地震応答解析を実施し，構造物被害の確率分布を求めた．2. 表層地盤の地震動解析を高度化するため，3次元非構造有限要素解析の大規模化・高速化に関する研究を行った．地震波動場問題と並列計算機の特性にあわせたアルゴリズムを開発することで，都市規模の地盤震動解析が可能となった．開発したプログラムを京コンピュータ36,864計算ノード上で運用することで，東京の2 x 2kmの領域を対象にした108億自由度の非線形応答解析を実現した．本研究で開発した，多数ケースの解析の効率的な計算手法，及び，非構造有限要素法の大規模計算手法は多種の問題に適用できる技術である．今後，地盤振動解析のみならず地震津波防災分野の他の問題へ適用していく計画である．