個別要素法による数値要素試験のためのデジタル標準砂の開発

采用离散元法进行数值元素测试的数字标准砂的开发

基本信息

  • 批准号:
    14750409
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 2.56万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
  • 财政年份:
    2002
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2002 至 2003
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

本研究は、砂のような粒状体の直接数値計算法である個別要素法(Discrete Element Method ; DEM)において、複雑な不規則粒子形状を直接モデル化(イメージベースモデリング)して計算する手法を確立し、その定量評価を行うこと、および地盤工学の分野で共通に用いられている標準砂の3次元粒子形状モデルのカタログを作成し、それを多くの研究者の間で共有化・標準化することで、この分野での研究の発展に寄与することを目的としている。本年度の研究成果を以下に示す。(1)SPring-8での標準砂3次元形状取得放射光施設SPring-8におけるマイクロX線CTシステムを利用し、各国の標準砂(豊浦砂、Ottawa砂、Hostun砂、SLB砂)のゆるづめ試験体を撮影した。得られた再構成画像は粒子の大まかな形状を把握するのに十分な解像度を有しており、これ自体非常に重要な成果物である。更に、これらの画像を処理して個々の粒子形状を自動判別するアルゴリズムの開発を行った。これにより粒子の形状のみならず、接触点の情報なども取得可能となり、粒状体の微視構造を研究する上での価値ある基礎データを取得することが可能となった。(2)不規則形状3次元DEM要素試験と実験結果との定量比較不規則形状粒子のイメージベースモデリングに基づく3次元DEM単純せん断シミュレーションを行い、中空ねじりせん断試験結果との定量比較が可能であることを示した。(3)SPring-8での標準砂のマイクロ3軸圧縮試験イメージベースDEMを更に詳細に検証する目的で、SPring-8において豊浦砂、SLB砂のマイクロ3軸圧縮試験(供試体径:4.3mm、高さ10mm)を行い、せん断に伴う3次元粒子運動の可視化を行った。(4)デジタル標準砂データの公開今後、得られた粒子形状データ等の検証を行い、webなどで随時公開していく予定である。
本研究的重点是离散元法,这是一种针对沙子等颗粒材料的直接数值计算方法。在DEM)中,我们建立了一种直接建模和计算复杂不规则颗粒形状(基于图像的建模)的方法,并进行定量评估,目的是通过创建3D颗粒形状目录来促进该领域的研究发展。模型并在许多研究人员之间共享和标准化。今年的研究成果如下所示。 (1)在SPring-8上获得标准砂的三维形状,使用显微对测试样品进行拍照。所得的重建图像具有足够的分辨率来理解颗粒的大致形状,并且其本身就是极其重要的伪影。此外,我们开发了一种算法来处理这些图像并自动确定每个颗粒的形状。这使得不仅可以获得颗粒的形状,还可以获得接触点的信息,从而为研究粒状材料的微观结构获得有价值的基础数据。 (2)不规则形状3D DEM单元试验与实验结果的定量比较基于对不规则形状颗粒进行基于图像建模的3D DEM简单剪切模拟,可以与空心扭剪试验结果进行定量比较。表明(3) SPring-8 标准砂的微三轴压缩试验 为了更详细地验证基于图像的 DEM,在 SPring-8 上进行了丰浦砂和 SLB 砂的微三轴压缩试验(试件直径:4.3 mm) ),高度 10 mm)以可视化与剪切相关的三维粒子运动。 (4)数字化标准砂数据的发布 今后,我们计划对获得的颗粒形状数据等进行验证,并根据需要在网络等上发布。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
T.Matsushima: "Discrete Element Simulation of an Assembly of Irregularly-Shaped Grains"Proc.16th Engineering Mechanics Conference ASCE. (2003)
T.Matsushima:“不规则形状颗粒装配的离散元模拟”Proc.16th 工程力学会议 ASCE。
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
松島亘志ほか: "複雑な砂粒子形状の個別要素法モデル化手法の提案"第37回地盤工学研究発表会概要集. 357-358 (2002)
Wataru Matsushima 等人:“复杂砂粒形状的离散元建模方法的提案”第 37 届岩土工程研究会议摘要 357-358 (2002)。
  • DOI:
  • 发表时间:
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    0
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  • 通讯作者:
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