動画ギャラリー

ここでは粒子法の一つであるMPS法を用いて解析した一例を紹介します.
 MPS法についての発表論文の関係等,詳しい解説はこちら
 またインフラ施設の振動可聴化についてはこちらです.

遠心模型実験の再現解析 (2014.4)

正弦波加振による斜面崩壊実験についてのMPS法による再現解析です.2014年度の土木学会全国大会で発表する動画です.参考文献に関連HPを挙げてよいとあったのでアップしてみました.最大せん断ひずみで色を付けています.1)300gal加振した結果を引き継いで400galの加振,2)その結果を引きついて500gal加振,崩壊に至る.

   

 

重力による斜面崩壊

0秒~0.2秒まで重力を一気にかけることにより斜面を崩壊させた例です.粒子間のC(粘着力)を変えることにより崩壊の様子が違います.ここでのCはDEM的なミクロ物性値でありいわゆる粘着力とは意味が異なります.

   

     ①C=330kPa     |     ②C=340kPa     |     ③C=350kPa

 

発散

ここでいう発散とは時間積分のための時間間隔を大きくした場合に計算が不安定になる現象です.その限界ぎりぎりの微秒な時間刻みにすると以下のような面白い動画が得られます.粒子が陽気になり踊りだしたり,芸術的な爆発を見せたりします.時間刻み0.005580での正常な応答,0.005595でのダンス,0.005600での爆発です.

モデルは2層からなり中央の層境界で透過,反射しています.上下の境界は粘性境界条件としていますが,完全には無反射にできず若干反射が生じています.波動伝播については文献34),限界となる時間刻みについては論文35)をご参照ください.

 

   

     ①正常な応答     |     ②ダンス     |     ③爆発

 

別モデルでも計算した結果を紹介します.これは学部3年生に共振を学んでもらうためのモデルで入力の周期を変えることによって背の高い方あるいは低い方を大きく揺らすことができます.

時間刻み0.001,0.002での正常な応答,0.002458,0.00265での陽気なダンス,0.002915での爆発です.爆発に関しては完全に発散してしまっているため,計算が途中で終了しています.

①正常な応答(高)  |  ②正常な応答(低)  |  ③ダンス  |  ④激しいダンス  |  ⑤爆発

その他

ここでは様々な解析例を紹介します.
この動画は遊びで作ったモデル,解析結果です.粒子数が少なくまた物性も適当に定めたものなので特になにかをねらったものではありません.入力の周期を変えることで低い方や高い方が先に崩壊します.

 

     

     ①低い方      |      ②高い方

 

MPS法の基本的性能を確かめるために行った計算です.このような剛体的な回転を考慮できる点がMPS法+DEMの強みです.壊れると流体のようになりますがこれは圧力項を使った再接触のモデル化のためです.この定式化では上記のような斜面の解析がうまくいきません.詳細については文献39)を参照してください.

     

       ①強度強        |        ②強度弱

 

平面ひずみ圧縮試験のシミュレーションです.変位を10倍に強調して動画にしています.乱数の種を変えて初期の粒子配置を変更した2種類の結果を示します.よく見ると壊れ方が微妙に異なります.詳細については文献39)を参照してください.こうした破壊現象のもつばらつきについては文献43)で議論しており,予測が困難なAleatoryに分類される不確定性と考えています.

     

     ①初期粒子配置A      |      ②初期粒子配置B