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

提出一种新的流固耦合断裂分析方法和城市地区详细的海啸分析

• 批准号: 12J08183
• 负责人: 藤田 航平
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: The Institute of Physical and Chemical Research (2014)The University of Tokyo (2012-2013)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J08183/
• 关键词: 地盤震動解析; 高性能計算; 多数ケース解析; 有限要素法; 非構造格子; 都市地震解析; 地盤振動解析; 構造物地震応答解析; 津波解析; 地震応答解析

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．

This study is aimed at exploring the application of wave analysis methods to the problem of city size. High reliability of structural phenomena and high accuracy of structural characteristics are necessary for analysis. Earthquake damage, structural characteristics, structural damage, high reliability, important. This year, we will study the method of urban earthquake reconstruction and reconstruction in order to improve the reliability of structural damage. City size is the main focus of research on large-scale computing and development. The analysis of most of the input vibration data is conducted through the analysis of the urban vibration data, including the inaccurate analysis of the urban vibration data, and the analysis of the urban vibration data is carried out through the analysis of the urban vibration data.(97.4%) To achieve the target of 13,275 buildings, the seismic response analysis of 10,000 earthquakes in urban areas was carried out, and the accuracy distribution of structural damage was calculated. A study on the high-speed and large-scale analysis of ground vibration in surface layer and three-dimensional non-structural finite element analysis. Seismic wave field problem and parallel computer characteristics are discussed. The development of the first phase of the Beijing network 36,864 computing applications, Tokyo's 2 x 2km domain of the image, 10.8 billion degrees of freedom of non-linear response analysis. This research develops the computational methods of most analytical efficiency and the large-scale computational methods of non-structural finite element method. In the future, the analysis of site vibration and the division of seismic wave disaster prevention and other problems will be applied to the project.

项目成果

A Quick Earthquake Disaster Estimation System with Fast Urban Earthquake Simulation and Interactive Visualization

• DOI: 10.1016/j.procs.2014.05.078
• 发表时间: 2014
• 作者: K. Fujita;T. Ichimura;M. Hori;M. Wijerathne;Seizo Tanaka

Physics-based urban earthquake simulation enhanced by 10.7 BlnDOF x 30 K time-step unstructured FE non-linear seismic wave simulation

通过 10.7 BlnDOF x 30 K 时间步长非结构有限元非线性地震波模拟增强基于物理的城市地震模拟

• 发表时间: 2014
• 期刊: SC14: International Conference for High Performance Computing, Networking, Storage and Analysis
• 作者: Tsuyoshi Ichimura;Kohei Fujita;Seizo Tanaka;Muneo Hori;Maddegedara Lalith;Yoshihisa Shizawa;and Hiroshi Kobayashi
• 通讯作者: and Hiroshi Kobayashi

都市の地震災害シミュレーションのための非線形波動場解析手法の開発

城市地震灾害模拟非线性波场分析方法的发展

• 发表时间: 2014
• 作者: Kohei Fujita;Tsuyoshi Ichimura;Muneo Hori;Lalith Wijerathne and Seizo Tanaka;藤田航平，市村強，田中聖三，堀宗朗，Maddegedara Lalith;藤田航平
• 通讯作者: 藤田航平

Combining seismic response analysis and tsunami simulation for simulating a series of earthquake and tsunami disaster

地震响应分析与海啸模拟相结合，模拟一系列地震海啸灾害

• 发表时间: 2012
• 作者: Kohei Fujita;Tsuyoshi Ichimura;Muneo Hori;Lalith Wijerathne and Seizo Tanaka
• 通讯作者: Lalith Wijerathne and Seizo Tanaka

都市の高分解能な地震被害想定の高速化のための基礎的研究

加快高分辨率城市震害估算的基础研究

• 发表时间: 2013
• 期刊: 土木学会論文集A1(構造・地震工学)
• 作者: 藤田航平;市村強;堀宗朗;M. L. L. Wijerathne;田中聖三
• 通讯作者: 田中聖三