High-definition Virtualization of sediment disaster by highly accurate and efficient numerical simulation

高精度、高效数值模拟,高清虚拟泥沙灾害

基本信息

  • 批准号:
    22H00507
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 26.96万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
  • 财政年份:
    2022
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2022-04-01 至 2026-03-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

■ 項目A:水・空気混じり土の材料挙動の表現と検証計算: 水・空気混じり土(不飽和土)の非弾性変形と土砂・空気混じり水(高密度・高粘性流体)の流動現象を表現可能な構成則を組み合わせた材料モデルを構築した。具体的には、静水圧依存型の一般的な土の弾塑性構成則と密度に依存して粘性が変化する非線形Newton則を組み合わせた構成則を提案し、項目Bの陰解法MPMに実装した。■ 項目B:不飽和土の陰解法MPM(IMPM)の開発: 地盤構造物の大変形・崩壊/流動・堆積といったマルチステージ現象を追跡可能な陰解法MPMに基づく高精度・高効率シミュレーション手法の開発に取り組んだ。水・土2相混合体(飽和土)に対して水と土で同一の粒子を割り当てるシングルレイヤー法を採用してMPM陰解法MPMのプロトタイプを構築し、ベンチマーク計算を通して適用性を検証した。■ 項目C:ミニチュアスケールでのモデル実験による精度検証: ミニチュア水槽内に模擬河川堤防を作製して行われたパイピングによる浸透崩壊の実験について、項目A・Bで構築した材料モデルと陰解法MPMによる数値シミュレーションを行い、その破壊形態について検証を行った。■ 項目D:高精細バーチャリゼーション: 大規模数値シミュレーションによるバーチャリゼーションに先立って、上記の項目Aの材料モデルを実装し、項目Bで開発予定のプロトタイプの並列化とチューニングを行った。元となるコードは、既に領域分割に基づくMPI並列が可能なものであり、水・土 2 相混合体(飽和土)からなる地盤構造物の崩壊解析の実績があったため、当該年度は、まずその元プログラムにハイブリッドMPI/OpenMP並列技術、および領域分割を粒子の動きに応じて変化させる動的負荷分散手法を導入するとともに、その並列化効率の最大化・最適化に注力し、計算速度の向上を図った。
■ 项目A:水和空气混合土的材料行为的表达和验证计算:水和空气混合土的非弹性变形(非饱和土)和水和土和空气混合的流动现象(高密度、高粘度流体)我们构建了一个结合了可表达本构定律的材料模型。具体来说,我们提出了一种结合了依赖于静水压力的土壤一般弹塑性本构定律和粘度随密度变化的非线性牛顿定律的本构定律,并在B项的隐式方法MPM中实现了它。 ■ 项目B:非饱和土隐式MPM(IMPM)开发:开发基于隐式MPM 的高精度、高效模拟方法,可跟踪地基结构大变形、塌陷、流动和沉积等多阶段现象。从事开发工作。针对水土两相混合物(饱和土),采用单层法对水和土赋予相同的粒子,构建了MPM隐式方法原型,并通过基准计算验证了其适用性。 ■ C 项:通过微型模型实验进行精度验证:在微型水族箱中模拟河堤进行管道渗流塌陷实验,采用A、B 项构建的材料模型和隐式方法MPM进行了数值模拟来验证断裂模式。 ■ 项目D:高清虚拟化:在使用大规模数值模拟进行虚拟化之前,我们实现了上述项目A的材料模型,并对项目B要开发的原型进行了并行化和调优。原始代码已经能够基于域划分进行MPI并行化,并且除了引入混合MPI/OpenMP并行技术外,还具有水土两相混合物(饱和土)地面结构的失效分析记录。以及根据粒子的移动改变区域划分的动态负载平衡方法到原始程序中,我们专注于最大化和优化并行化效率并提高计算速度。

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)
F-bar projection法を適用したextended B-spline基底関数に基づくMPMの微圧縮性材料への適用
基于 F 杆投影法的扩展 B 样条基函数 MPM 在微压缩材料中的应用
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    菅井理一;山口裕矢;森口周二;寺田賢二郎
  • 通讯作者:
    寺田賢二郎
Failure Analysis of Unsaturated Soil using Semi-Implicit MPM
使用半隐式 MPM 进行非饱和土破坏分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Soma Hidano;Yuya Yamaguchi;Shinsuke Takase;Shuji Moriguchi;Kenji Kaneko;Kenjiro Terada.
  • 通讯作者:
    Kenjiro Terada.
SEMI-IMPLICIT MPM FOR LARGE DEFORMATION IN UNSATURATED SOIL
非饱和土中大变形的半隐式 MPM
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    Soma Hidano;Yuya Yamaguchi;Shinsuke Takase;Shuji Moriguchi;Kenji Kaneko;Kenjiro Terada.
  • 通讯作者:
    Kenjiro Terada.
半陰的 MPM による不飽和土の大変形解析
使用半隐式 MPM 进行非饱和土大变形分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    飛彈野壮真;山口裕矢;高瀬慎介;森口周二;金子賢治;寺田賢二郎.
  • 通讯作者:
    寺田賢二郎.
不飽和土を対象とした半陰的 MPM による斜面崩壊解析
非饱和土半隐式 MPM 边坡破坏分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    飛彈野壮真;山口裕矢;高瀬慎介;森口周二;金子賢治;寺田賢二郎.
  • 通讯作者:
    寺田賢二郎.
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寺田 賢二郎其他文献

安息角に対する個別要素法のパラメータの感度分析
离散元法参数对休止角的敏感性分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    森口 周二,奥山大輝;寺田 賢二郎;青木 尊之
  • 通讯作者:
    青木 尊之
非晶性樹脂の変形による自己発熱を考慮した有限要素解析
考虑非晶态树脂变形引起的自热的有限元分析
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松原 成志朗;奥村 大;永島 壮;寺田 賢二郎
  • 通讯作者:
    寺田 賢二郎
固液混合MPMによる海底地滑りに起因する津波シミュレーション
利用固液混合MPM模拟海底滑坡引起的海啸
  • DOI:
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    潘 紹元;山口 裕矢;森口 周二;寺田 賢二郎
  • 通讯作者:
    寺田 賢二郎
ペナルティ法を用いたひび割れ進展解析手法の構築
利用惩罚法构建裂纹扩展分析方法
  • DOI:
  • 发表时间:
    2008
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    岩田 暁;樫山 和男;寺田 賢二郎;車谷 麻緒
  • 通讯作者:
    車谷 麻緒
森林除染を目途とした木質ガス化における Cs2CO3 添加効果
木材气化中添加Cs2CO3对森林净化的影响
  • DOI:
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    新宅 勇一;中村 文俊;堤 成一郎;寺田 賢二郎;岩崎貴裕,黒澤翔,大橋弘範,佐藤理夫,小井土賢二
  • 通讯作者:
    岩崎貴裕,黒澤翔,大橋弘範,佐藤理夫,小井土賢二

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  • 通讯作者:
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微視的構造不安定化に伴う巨視的破壊挙動の解析法に関する研究
微观结构失稳宏观断裂行为分析方法研究
  • 批准号:
    13750436
  • 财政年份:
    2001
  • 资助金额:
    $ 26.96万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
材料と構造を結ぶマルチスケール解析手法に関する研究
连接材料与结构的多尺度分析方法研究
  • 批准号:
    11750054
  • 财政年份:
    1999
  • 资助金额:
    $ 26.96万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)

相似海外基金

気象モデルと領域沿岸データ同化による水圏環境数値シミュレーションの精緻化と標準化
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    $ 26.96万
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    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 26.96万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
数値的に厳密なシミュレーションと非平衡最大仕事に基づく非平衡量子熱力学の研究
基于数值严格模拟和非平衡最大功的非平衡量子热力学研究
  • 批准号:
    24KJ1373
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 26.96万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
X線観測と数値シミュレーションで探るブラックホールアウトフローの物理起源
利用 X 射线观测和数值模拟探索黑洞流出的物理起源
  • 批准号:
    24KJ0152
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 26.96万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for JSPS Fellows
大規模数値シミュレーションに基づくアクシオン宇宙論
基于大规模数值模拟的轴子宇宙学
  • 批准号:
    24K07015
  • 财政年份:
    2024
  • 资助金额:
    $ 26.96万
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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