持続可能な資源開発のための高度フラクチャリング制御技術の構築

构建资源可持续开发先进压裂控制技术

• 批准号: 22K04996
• 负责人: 福田 大祐
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04996/
• 关键词: 鉱物資源開発; 破砕エネルギー効率向上; 穿孔発破による岩盤破砕の高度制御; 発破起砕物の物質移動の高度制御; 多軸応力作用下での岩盤の複雑な破壊機構

本年度は，多軸応力下での岩石の衝撃載荷試験(Multiaxial-SHPB)と独自開発してきているCombined Finite-Element-Method（FDEM）に基づいた岩石破壊解析法をハイブリッドさせることで，多軸応力下における岩石・岩盤の極めて複雑な動的破壊過程を合理的にシミュレートし，その破壊機構を解明可能な高度破壊解析シミュレータの開発を目指した．具体的には，以下の検討をおこなった．・3次元FDEMを用いて，Multiaxial-SHPBの実験手順（＝(i)所定の多軸応力を静的に載荷，(ii)この状態で衝撃載荷を加えて多軸応力下の岩石の動的変形，強度や破壊形態を試験）を忠実に表現可能な解析手順の構築に成功した．FDEMは陽解法ベースであることから，(i)および(ii)の異なる時間スケールを一つの解析プラットフォームで実現することが挑戦となったが，GPGPUによる大規模並列計算および種々のアルゴリズム上の工夫を施し，これを解決した．・FDEMによる複雑き裂進展解析による離散体の形成情報を基に，発破問題で極めて重要な評価指標となる破砕粒度分布算定アルゴリズムを実装した．多軸応力下の影響を受ける発破問題に対して開発した解析法を適用する際に，発破起砕物内の微視/巨視き裂群の造成機構を議論するために有用と考えられる．・1軸～3軸応力下のMultiaxial-SHPB実験結果と開発したFDEMを用いた解析結果との比較に取り組んだ．具体的には，Multiaxial-SHPBシステムを構成する金属棒上で取得されたひずみの経時変化，マイクロX線CTおよび目視による岩石の破砕パターンなどの観点から，実験結果とFDEMの結果が，種々の応力状態を想定したケースにおいて良好な対応を示すことを確認できた．以上の成果を岩盤動力学の世界最高峰の国際会議RockDyn-4で発表した．

This year は under Multiaxial 応 force で の rock の blunt shock load test (Multiaxial - SHPB) と open 発 し て き て い る Combined Finite Element - Method (FDEM) に づ い た rock broken 壊 analytic Method を ハ イ ブ リ ッ ド さ せ る こ と で, Under multiaxial 応 force に お け る rock, rock plate の extremely め て complex 雑 な dynamic process of broken 壊 を reasonable に シ ミ ュ レ ー ト し, そ の 壊 institutions may を interpret な high breaking 壊 parsing シ ミ ュ レ ー タ の open 発 を refers し た. For details, please refer to に に, and below 検 検 discuss をお をお なった なった. , 3 dimensional FDEM を with い て, Multiaxial - SHPB の be 験 hand shun (= (I) prescribed の multi-axis force 応 を に of static load, (ii) こ の で blunt shock load を plus え て の rock under Multiaxial 応 force の dynamic variations of shape, strength や broken を 壊 form test) を loyalty be に performance may な parsing hand built along the の に success し た. FDEM は Yang solution ベ ー ス で あ る こ と か ら, (I) お よ び (ii) の different な る time ス ケ ー ル を a つ の parsing プ ラ ッ ト フ ォ ー ム で be presently す る こ と が pick 戦 と な っ た が, GPGPU に よ る large-scale parallel computing お よ び kind 々 の ア ル ゴ リ ズ ム の on time を し, こ れ を solve し た. · FDEM に よ る complex 雑 き crack progress analytical に よ る の discrete body formation intelligence を に, 発 broken problem で extremely め て important indicator な review 価 と な る broken 砕 particle size distribution calculated ア ル ゴ リ ズ ム を be loaded し た. Under multiaxial 応 force の を by け る 発 broken problem に し seaborne て open 発 し た analytic method を applicable す る interstate に, 発 broken within 砕 content の micro view/macroscope crack き group の cause institutions を comment す る た め に useful と exam え ら れ る. The results of the <s:1> Multiaxial SHPB experiment under 1-axis to 3-axis 応 forces are と developed for <s:1> たFDEMを, and the results of the と た analysis are compared with に to take the んだ group んだ. Specific に は, Multiaxial - SHPB シ ス テ ム を constitute す る で made on metal bar さ れ た ひ ず み の 経 variations, when マ イ ク ロ X-ray CT お よ び visual に よ る の broken rock 砕 パ タ ー ン な ど の 観 point か ら, be 験 results と FDEM が の results, Kind of 々 の 応 force state を scenarios し た ケ ー ス に お い て good な 応 seaborne を shown す こ と を confirm で き た. The above <s:1> achievements を rock disk dynamics <s:1> the world 's highest peak <e:1> international conference RockDyn-4で release table た た.

项目成果

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兰花页

Recent development and future challenges in development of a reasonable numerical simulation method for rock blasting

开发合理的岩石爆破数值模拟方法的最新进展和未来挑战

• 发表时间: 2022
• 作者: Gyeongjo Min;Daisuke Fukuda;Se-Wook Oh;Hongyuan Liu;SangHo Cho;Daisuke Fukuda;Daisuke Fukuda
• 通讯作者: Daisuke Fukuda

Recent Advance in Computational Modelling of Dynamic Fracture Process of Rocks ~From Laboratory-scale Dynamic Testing to Rock Blasting ~

岩石动态断裂过程计算模型的最新进展 ~从实验室动态测试到岩石爆破 ~

• 发表时间: 2022
• 作者: Gyeongjo Min;Daisuke Fukuda;Se-Wook Oh;Hongyuan Liu;SangHo Cho;Daisuke Fukuda
• 通讯作者: Daisuke Fukuda

ResearchGate

• DOI: 10.5195/jmla.2019.643
• 发表时间: 2019-04-01
• 期刊: Journal of the Medical Library Association : JMLA
• 作者: O’Brien K

Verification of Spalling Tensile Strength of Rocks using 3D GPGPU-accelerated Hybrid FEM/DEM

使用 3D GPGPU 加速混合 FEM/DEM 验证岩石剥落拉伸强度

• 发表时间: 2022
• 作者: Gyeongjo Min;Daisuke Fukuda;Se-Wook Oh;Hongyuan Liu;SangHo Cho
• 通讯作者: SangHo Cho