Development of digital twin framework based on full-field measurement of microscopic stress field and strain field

基于微观应力场和应变场全场测量的数字孪生框架开发

• 批准号: 22H01592
• 负责人: 近藤 明彦
• 金额: $ 11.32万
• 依托单位: National Institute of Maritime, Port and Aviation Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 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/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01592/
• 关键词: 有効応力; 可視化; 全領域計測; 粒状体; 有効応力解析

本研究では，土粒子間のミクロな挙動がマクロな変形・破壊に発展するダイナミクスとして液状化現象に着目し，粒子単位の有効応力の計測を特徴として，マルチスケールな観察と機構解明によって高精度に再現する枠組みの開発を目的としている．２０２２年度は，微視的応力場・変位場の全領域計測技術の開発として，粒子単位の有効応力の計測と変位場の計測を高精度に十分な空間・時間分解能で観察する方法を検討し，小型振動台実験を対象に構築した観察方法の検証を行った．微視的応力場は，応力発光材料を塗布した粒子を用いて粒子単位の有効応力増分を輝度で可視化する粒子を用いて，間隙流体として流動パラフィンを用いた地盤模型を対象に観察を行った．本検討では，土槽中央に質点を持つ板を配置しており，加振による板の変位と地盤の変形に応じて，粒子の発光の推移が観察できることを確認した．微視的変位場の観察にあたっては，同期撮影するとともに，照明と観察波長を工夫することでデジタル画像相関法による画像解析を高精度に行えることを確認した．なお，小型振動台実験では小型剛土槽を用いたため境界条件の影響が大きいと考えられ，地盤のせん断変形に追従する可視化に適した土槽を製作した．デジタルツイン解析技術の開発では，撮影された微視的応力場・変位場の推移をもとに，有効応力解析において，高精度に再現するためのマルチスケールな観点における検証方法と本研究に適したデータ同化手法などを検討した．

在这项研究中，泥土颗粒之间的微观行为发展为发展为宏变形和破坏的动力学，并以对粒子单位的有效应力的测量以及高精度观察和机制的阐明进行了特征。目的是开发一个要复制的框架。在2022财年，随着微观约会场和位移位点的所有区域测量技术的发展，我们将研究如何测量粒子单位中的有效应力，并以高精度和时间分辨率观察位移位点的测量为小型振动表实验而建立的观察方法。使用流体石蜡作为间隙流体观察到微观应力场，使用用亮度发出压力的材料制成的颗粒来可视化粒子单位的有效应力发生率。在这项研究中，已经确认将具有高点的板放在地球罐的中心，并且可以根据板的位移观察到颗粒的发射过渡和地面变形。 。在观察微观位移时，可以通过数字图像相关方法进行成像分析，可以通过同步并设计照明和观察波长来高精度地进行。在小的振动表实验中，由于使用了较小的刚性土壤，因此考虑到边界条件的效果很大，并且碎屑箱适合于可视化，后者创建了地面移位变形。在数字双分析技术的开发中，基于微观应力场和位移的趋势，在有效的压力分析中，它适用于多尺度验证方法，而这项研究是针对高精油复制的研究。 。