<論文・報告>個別要素法による2次元砂時計の再現シミュレーション

Abstract

土の挙動を粒子レベルから数値的にシミュレートすることには, 幅広い需要と応用性があり, 本研究では, 2次元砂時計を流れ落ちる砂の挙動を粒子レベルからモデリングすることを試みた. まず, ガラスビーズを実験試料とし, 一面せん断試験から材料の摩擦特性を計測した後, 2 次元砂時計装置でのガラスビーズの流下挙動をPIV計測を通して観測した. 個別要素法による数値シミュレーションでは, 一面せん断試験の結果から, ガラスビーズの粒子間摩擦角と転がり摩擦係数を求め, 減衰係数を調整することで2次元砂時計実験の再現を試みた. 実験と数値解析では定性的な一致を得たものの, 一面せん断試験から得られた粒子間摩擦角と転がり摩擦係数を固定した上で, 減衰係数のみ変えて砂時計内を流れ落ちるガラスビーズの形状変化を正確に再現することは困難であった.

A calibration procedure is proposed to determine the angle of internal friction and the coefficient of rolling friction between the particles for the Discrete Element Method (DEM) simulation from a direct shear test using glass beads. To examine the accuracy of DEM computation, hourglass simulation under different local damping, in addition to these identified parameters, is compared with the PIV measurement of corresponding experiment. It is revealed from the comparison that there remain some difficulties in simulating the overall behavior of the experiment by tuning local damping.