データ同化によるコンクリート材料試験の応力ひずみ推定値を用いた耐震解析の高度化

通过数据同化利用混凝土材料测试的应力应变估计改进地震分析

基本信息

批准号：
21K04347
负责人：
山下拓三
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

逐次データ同化手法のプログラム開発に関して，プログラムの保守性や拡張性を高めるためにプログラムのリファクタリングを行った．具体的には，材料クラスおよび解析プロセスクラスを生成するファクトリメソッドとそれらのクラスのインターフェースを導入してモジュール性の高いフレームワークとして再設計した．これにより，既存のFEMコードの多くの機能をそのまま利用し，データ同化用の解析プロセスクラスと材料クラスを実装するだけで，データ同化用のプログラムを構築できるようにした．データ同化の計算の際に接線剛性行列の性質が悪くなる問題について，増分が小さい成分のひずみに掛かる回帰係数を更新すると誤差の影響が大きく非現実的な値となるため，増分が大きくなる成分の回帰係数のみ更新する手法を検討した．FEMの解析結果を仮想的な実験のデータと見なしてデータ同化の手法をテストする双子実験に関して，FEMの解析に用いる材料構成則を2021年度に開発している．この材料構成則を用いて10層RC建物実験の再現解析を実施して中規模の地震応答については良好に実験結果を再現できていることを確認した．2021年度実施した画像計測テストでは，適切なひずみ分布が得られなかったため，その原因を究明し，使用するカメラの仕様を変更する必要があることがわかった．PINNによる材料構成則開発に関して，学習した弾塑性材料構成則を用いて応力を更新するリターンマッピングアルゴリズムの定式化を行ってその処理のプログラムを実装して，適切に応力を更新できることを確認した．

针对顺序数据同化方法的程序开发，我们对程序进行了重构，提高了程序的可维护性和可扩展性。具体来说，我们引入了工厂方法来生成材料类和分析过程类，以及这些类的接口，并将其重新设计为高度模块化的框架。这使得只需使用现有FEM代码的许多功能并实现用于数据同化的分析过程类和材料类即可构建用于数据同化的程序。针对数据同化计算时切线刚度矩阵性质较差的问题，更新应用于小增量分量变形的回归系数会产生较大的误差影响，导致数值不切实际，我们考虑了仅更新回归系数的方法。回归系数。关于将FEM分析结果作为虚拟实验数据来测试数据同化方法的孪生实验，我们正在开发2021年用于FEM分析的材料本构定律。利用该材料本构定律，我们对 10 层 RC 建筑实验进行了再现分析，并证实实验结果可以很好地再现中等规模的地震反应。在2021年进行的图像测量测试中，无法获得合适的应变分布，因此发现有必要调查原因并更改所使用相机的规格。关于使用 PINN 的材料本构定律的开发，我们制定了使用学习的弹塑性材料本构定律更新应力的返回映射算法，实施了用于该处理的程序，并确认可以适当地更新应力。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

地震被害予測のための異種シミュレーションを用いたデジタルツインのプロトタイプ

使用异构模拟进行地震损伤预测的数字孪生原型

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
中条　吉博;大庭　海渡;小林　快;石川　海斗;山本　貴正;寺西浩司，藤田健太郎;請舛慧，崎原康平，中村文則，東舟道裕亮，滝勇太;石川巧真，村野竜也，佐野由宇，晉沂雄，北山和宏;山下拓三，関本義秀，腰原幹雄，中川貴文，大谷英之
通讯作者：
山下拓三，関本義秀，腰原幹雄，中川貴文，大谷英之

RC 構造物の大規模詳細FE 解析のためのコンクリート構成則開発

开发用于 RC 结构大规模详细有限元分析的具体本构定律