不均一体挙動の上下限推定理論に基づく広域強震動の高精度数値解析手法

基于异质体行为上下限估计理论的广域强地震动高精度数值分析方法

• 批准号: 10128208
• 负责人: 堀 宗朗
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1998
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1998 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-10128208/
• 关键词: 強震動; 数値解析; 波動伝播; 多重極展開法; 階層型解析; 境界要素法; 有限要素法; 上下限解

直下地震による都市内の強震動を予測することは,都市防災の最重課題の一つであり,高分解能・高精度の予測が望まれる.予測には地震波の発生・伝播過程をシミュレートする方法があるが,断層や地殻・地盤構造が不明確であるため予測精度は必ずしも高くなく,また分解能を上げるには極めて大規模な数値解析を必要とする.上記の問題点に対処するために,本研究はマイクロメカニクス理論の適用を試みた.これは,不明確な内部構造を持つ物体の境界値問題について正解の上下限となる2つの近似解を与えるものである.地盤・基盤構造での波動伝播について,予想される強震動の上限・下限を与えることを期待している.次に,多重極展開法を利用した3次元境界要素法を開発した.この方法は大規模数値計算の切り札であり,動弾性問題には初めて適用された.本研究では厳密な解析理論を構築した.これは,上下限解理論に階層型解析を適用したもので,解析手法をマクロ-ミクロ解析として整理した.さらに,この解析理論に基づいた数値計算プログラムを開発した.これは,多重極展開法を用いた境界要素法によって都市全体で粗い精度の上下限解を解析(マクロ解析)し,その解をもとに,有限要素法を用いて高い分解能で都市内の小領域の強震動を計算(ミクロ解析)するものである.マクロ解析とミクロ解析の計算プログラムの妥当性は解析解との比較等で検証された.実際の中規模地震に対して数値シミュレーションを行った.これは横浜市を対象としたもので,シミュレーションの手順は次のようである.1)ボーリングデータをもとにメートル単位の地盤モデルを作る.2)不均一な地盤モデルを均質化する.3)均質化されたモデルを用いてマクロ解析を行い,粗い精度の解を計算する.4)マクロ解析の解を用いて不均一な地盤モデルに対するミクロ解析の解を計算する.このシュミレーションにより、実測データと同じオーダーの加速度波形を得ることに成功した.また,強震動分布もメートル単位の分解能で計算しうることも示した.

Straight under earthquake に よ る urban の strong vibration を be す る こ と は, urban disaster prevention の heaviest topic の a つ で あ り, high decomposition can, high-precision の to looking が ま れ る. Born to measure に は seismic の 発 伝 seeding process を シ ミ ュ レ ー ト す る method が あ る が, fault や crust, site structure unclear が で あ る た は め to measuring precision will ず し も high く な く, ま た decomposition can を げ る に は extremely め て large-scale な the numerical analytical を necessary と す る. Written の problem point に 処 seaborne す る た め に, this study は マ イ ク ロ メ カ ニ ク の ス theory applicable を try み た. こ れ は, unclear な internal structure を の つ object boundary numerical problem に つ い て truth の upper and lower と な る 2 つ の approximate solution with え を る も の で あ る. Turf, base plate tectonic で の fluctuations 伝 sowing に つ い て, to want to さ れ る strong vibration の upper limit, lower limit を え る こ と を expect し て い る. を time に, multiple expansion method using し た three dimensional boundary element method を open 発 し た. こ の way は on large number of numerical calculation の cut り Zagreb で あ り, dynamic 弾 sexual problems に は early め て applicable さ れ た. This study で は 厳 dense な を parsing theory to construct し た. こ れ は, upper and lower solution theory analytical を に class type applicable し た も の で, analytic technique を マ ク ロ - ミ ク ロ parsing と し て finishing し た. さ ら に, こ の に parsing theory づ い た the numerical computing プ ロ グ ラ ム を open 発 し た. こ れ は, multiple extreme expansion method を with い た boundary element method に よ っ て city All で coarse い precision の を analytical upper and lower solutions (マ ク ロ parsing) し, そ の solution を も と に, finite element method を with い て high い decomposition can の で city の small field strong vibration を calculation (ミ ク ロ parsing) す る も の で あ る. マ ク ロ parsing と ミ ク ロ analytical の プ ロ グ ラ ム の justice は analytical solution と の comparison で 検 card さ れ た. Be the size of the earthquake in the の に し seaborne て the numerical シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line っ た. こ れ は cross the city city を like と seaborne し た も の で, シ ミ ュ レ ー シ ョ ン の hand shun は の よ う で あ る. 1) ボ ー リ ン グ デ ー タ を も と に メ ー ト ル 単 a の turf モ デ ル を る. 2) uneven な turf モ デ ル を homogenizing す る. 3) homogenizing さ れ た モ デ ル を with い て マ ク ロ parsing を い, coarse い を の solution calculation precision す る. 4) マ ク の solutions ロ を with い て heterogeneity な turf モ デ ル に す seaborne る ミ ク の solutions ロ を computing す る. こ の シ ュ ミ レ ー シ ョ ン に よ り, be デ ー タ と with じ オ ー ダ ー の を acceleration waveforms to る こ と に successful し た. ま た, strong vibration distribution も メ ー The <s:1> decomposition energy で of ト 単 単 is calculated by で うる うる と と と, which indicates た た.

项目成果

市村 強・堀 宗朗: "都市強震動予測のためのマクロ・ミクロ解析手法" 応用力学論文集. 1. 607-614 (1998)

Tsuyoshi Ichimura 和 Muneaki Hori：“预测城市强地面运动的宏观-微观分析方法”应用力学杂志。1. 607-614 (1998)。

M.Hori and S.Nemat-Nasser: "Universal bounds for effective piezoelectric moduli" Mechanics of Materials. 30. 1-19 (1998)

M.Hori 和 S.Nemat-Nasser：“有效压电模量的通用界限”材料力学。

M.Hori and J.Kubo: "Analysis of probabilistic distribution and range of average stress in each phase of heterogeneous materials" Journal of Physics and Mechanics of Solids. 46・3. 537-556 (1998)

M.Hori 和 J.Kubo：“异质材料各相的平均应力的概率分布和范围分析”《固体物理与力学杂志》46・3（1998 年）。

M.Hori and H.Morihiro: "Micromechanical analysis on deterioration due to freezing and thawing in porous brittle materials" International Journal of Engineering Sciences. 36・4. 511-521 (1998)

M.Hori 和 H.Morihiro：“多孔脆性材料因冷冻和融化而劣化的微观力学分析”国际工程科学杂志 36・4（1998 年）。

K.Oguni,M.Hori,and K.Ikeda: "Analysis on evolution pattern of periodically distributed defects" International Journal of Solids and Structures. 34・25. 3259-3772 (1997)

K.Oguni、M.Hori 和 K.Ikeda：“周期性分布缺陷的演化模式分析”《国际固体与结构杂志》34・25（1997 年）。