家坂 佑希
MPS法に基づく流体・土構造物連成弾塑性変形解析に関する研究
大塚 悟
本研究の目的は，地震および水害による地盤構造物の崩壊メカニズムを明らかにし，限界状態・残留変位量を適切に解析できる手法を構築し，地盤構造物の性能規定化の一助とすることにある．しかし，既存の解析手法は大変形や破壊に対応したものは少なく，その検討は非常に困難である．
このような課題を克服する手法として注目されているのが，近年，流体力学の分野でよく用いられる粒子法（SPH法やMPS法など）である．粒子法は宇宙物理学分野で開発・発展してきた解析手法であり，メッシュ分割を使用せず，一定の質量を持つ粒子を用い，大変形を伴う連続体の挙動をラグランジュ的に再現することができる特徴を有する．粒子法の地盤工学分野への適用事例は，SPH法ではNaili et al.による液状化を起こした後の地盤をビンガム流体として取り扱った事例や小野らによる塑性ポテンシャルの概念を含む弾塑性構成則を導入して土構造物の地震時破壊現象を対象とした事例があり，その有用性と課題が把握されつつある．また越塚らにより提案されたMPS法は，有限個の粒子で空間離散化して連続体の支配方程式を離散化する手法であり，非圧縮流れの解析のために半陰的アルゴリズムを用いている．非圧縮流れ以外にも弾性体や弾塑性体など様々なシミュレーションが行われており幅広い分野で実績を収めている．しかし，MPS法においての地盤工学分野での研究事例は非常に少なくSPH法と比較して一歩で遅れているという印象がある.
そこで，昨年度の研究では，MPS法の地盤変形解析への適用性を検討するために第一段階として，Drucker-Prager型降伏関数を用いた弾塑性動的解析コードを構築し，地盤材料に対する各種要素試験をシミュレーションし，MPS法の地盤変形解析への適用について検討した．
今年度は，昨年度構築された解析コードの地盤変形解析への適用性のさらなる検討を行った．また越塚らにより提案されたMPS法に基づく非圧縮性流れの解析コードと連成することによる，流体-弾塑性体連成解析コードの構築を行った．
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