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J-GLOBAL ID：202002221922304344   整理番号：20A1395432

Extrinsic Cohesive Zone Modelに基づくハイブリッドFEM-DEMを用いた岩石の3次元動的破壊過程解析法の開発に関する基礎的検討

Development of a Numerical Simulator for 3-D Dynamic Fracture Process Analysis of Rocks Based on Hybrid FEM-DEM Using Extrinsic Cohesive Zone Model

著者 (7件)： 福田大祐 (北海道大学 工学研究院) ,  二瓶恵理菜 (日鉄鉱業(株) 尻屋鉱業所) ,  CHO SANG-HO (全北国立大学 資源・エネルギー学科) ,  OH Sewook (全北国立大学 資源・エネルギー学科) ,  奈良禎太 (京都大学 大学院工学研究科) ,  児玉淳一 (北海道大学 工学研究院) ,  藤井義明 (北海道大学 工学研究院)
資料名： 材料  (Journal of the Society of Materials Science, Japan)
巻： 69  号： 3  ページ： 228-235(J-STAGE)  発行年： 2020年 
JST資料番号： F0385A  ISSN： 0514-5163  CODEN： ZARYA  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 結合有限離散要素法(FDEM)は,有望なハイブリッド法のひとつとして,岩石様材料の複雑な破壊プロセスの数値シミュレーションのために,大きな注目を引きつけた。今日まで開発したFDEMシミュレータの主流は,凝集要素がシミュレーションの開始時に連続体固体要素のすべての境界に挿入される固有凝集域モデル(ICZM)に基づいており,人工弾性挙動は岩石様材料の無傷変形をモデル化するために組み込む必要がある。しかし,無傷の応力波伝播の精度に及ぼす人工弾性挙動の導入の影響は,以前の文献では議論されておらず,この論文ではこの問題を論じた。ICZMベースのFDEMの代替として,外因性凝集域モデル(ECZM)に基づくFDEMを適用した。ECZMベースのFDEMの利点を,動的引張試験の3次元(3-D)数値モデリングを通して提示した。さらに,FDEMを用いた全ての以前の研究において無視されてきた花崗岩における波動伝搬の異方性を考慮する効果を,スプリットHopkinson圧力棒装置を用いた動的ブラジル試験のECZMベース3D FDEMシミュレーションにより調べた。提示した数値シミュレーションを通して,ECZMベースのFDEMは,ICZMベースのFDEMの代わりに岩石様材料の複雑な動的破壊プロセスの数値シミュレーションの代替法であると結論できる。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： 数値解析 ,  引張試験 ,  *破壊 ,  シミュレーション ,  連続体 ,  伝搬 ,  弾性 ,  *岩石 ,  花崗岩 ,  金属棒 ,  波動伝搬 ,  圧縮試験 ,  衝撃試験 ,  モデリング
準シソーラス用語： Hopkinson棒 ,  スプリット・ホプキンソン圧力棒法 ,  応力波伝搬 ,  数値シミュレーション ,  数値モデリング ,  動的破壊 ,  離散要素法

著者キーワード (1件)： 岩石異方性3D動的破壊過程の数値シミュレーション 有限離散要素法(FDEM)外因性粘着域モデル

分類 (1件)： 岩盤の力学的性質  (HE02000H)

引用文献 (19件)：

• 1) M. Mohammadnejad, H. Liu, A. Chan, S. Dehkhoda and D. Fukuda, “An overview on advances in computational fracture mechanics of rock”, Geosys. Eng, pp.1-24 (2018).
• 2) A. Munjiza, “The combined finite-discrete element method”, (2004) John Wiley & Sons.
• 3) O. K. Mahabadi, B. E. Cottrell and G. Grasselli, "An example of realistic modelling of rock dynamics problems: FEM/DEM simulation of dynamic Brazilian test on Barre granite”, Rock Mech. Rock Eng., Vol. 43, pp.707-716 (2010).
• 4) D. Osthus, H.C. Godinez, E. Rougier and G. Srinivasan, ”Calibrating the stress-time curve of a combined finite-discrete element method to a Split Hopkinson Pressure Bar experiment”, Int. J. Rock. Mech. Min. Sci., Vol. 106, pp.278-288 (2018).
• 5) H.C. Godinez Vazquez, E. Rougier, D.A. Osthus, Z. Lei, E.E. Knight and G. Srinivasan, ”Fourier amplitude sensitivity test applied to dynamic combined finite-discrete element methods-based simulations”, Int. J. Numer. Anal. Meth. Geomech., Vol. 43 (2019)

タイトルに関連する用語 (6件)： 岩石 ,  3次元 ,  動的破壊 ,  過程解析 ,  開発 ,  基礎的検討