理論応用力学講演会 講演論文集
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第58回理論応用力学講演会
選択された号の論文の273件中1～50を表示しています
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特別講演
特別講演1
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  • カオス現象の発見とその影響
    上田 睆亮
    セッションID: PL3
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.3.0
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    Who discovered CHAOS for the first time? This question is about the interest of many people. From the theoretical point of view, the question dates back to centuries ago. However, as a physical phenomenon, people say that the observation of chaos was first done by the author using analog computer on the 27th of November, 1961. In this talk, the phenomenon itself and its whereabouts are explained briefly. And the purpose and motive of the author’s experimental research are described. Then the seemingly mysterious phenomenon which he accidentally came upon during his experiments is demonstrated. Finally, subsequent chaos researches and its impact on science and society are overviewed and application and theoretical studies of the phenomena will be stated as his personal opinion.
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パネルディスカッション
パネルディスカッション1
パネルディスカッション2
パネルディスカッション3
講演（オーガナイズドセッション・一般セッション）
GS8　数値シミュレーション・制御理論
  • 外乱オブザーバを用いた未知外乱を抑制する制御系の一設計法
    山田 功, 安藤 嘉則, 村上 岩範, 萩原 隆明, 今井 洋一, 宮 大智, 小林 雅彦
    セッションID: 1B01
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.16.0
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    本稿では，外乱オブザーバを用いた未知外乱を抑制する制御系の一設計法について検討する．外乱オブザーバは，制御対象に加わる外乱を推定するために用いられる．これまで外乱オブザーバの様々な設計法が検討されてきた．近年，任意の出力外乱を推定する外乱オブザーバと線形関数外乱オブザーバのパラメトリゼーションが明らかにされた．もし，外乱オブザーバと線形関数外乱オブザーバのパラメトリゼーションを用いると未知外乱を抑制する制御系が設計できる可能性があるが，これまで検討されていない．本稿では，外乱オブザーバと線形関数外乱オブザーバのパラメトリゼーションを用い，未知入力外乱を抑制する制御系の一設計法を提案する．さらに，提案した制御系の制御特性を明らかにする．
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  • むだ時間系に対するロバスト安定化多重周期繰返し補償器のパラメトリゼーション
    萩原 隆明, 山田 功, 中沢 信明, 村上 岩範, 安藤 嘉則, 劉 嘉偉, 坂主 樹哉
    セッションID: 1B02
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.17.0
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    本稿では，むだ時間系に対するロバスト安定化多重周期繰返し補償器のパラメトリゼーションについて検討する．多重周期繰返し補償器は，修正繰返し制御系の外乱抑制特性の問題点を解決するために，後藤らが提案した補償器である．山田らは，多重周期繰返し補償器に含まれるむだ時間を修正することにより，広い周波数成分の外乱抑制特性を改善する多重周期繰返し補償器の設計法を提案している．さらに，山田らは多重周期繰返し補償器のパラメトリゼーションについて検討している．しかしながら，不確かなむだ時間系に対する安定化多重周期繰返し補償器のパラメトリゼーションについてはこれまで検討されていない．本稿では，むだ時間系に対するロバスト安定化多重周期繰返し補償器のパラメトリゼーションを求める問題を検討する．
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  • 階層型領域分割法に基づく空洞共振器の大規模高周波電磁場解析
    武居 周, 杉本 振一郎, 荻野 正雄, 吉村 忍, 金山 寛
    セッションID: 1B03
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.18.0
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    高周波電磁場の大規模有限要素解析において階層型領域分割法が有用である．反復型領域分割法において部分領域解法にLDLT分解法に基づく直接法を適用し，インターフェース問題の収束性が改善したことによって，従来手法では困難であった5,000万複素自由度規模の空洞共振器解析が可能となったので，本講演会にて報告する．
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OS5 ペタスケールシミュレーションと応用数理の接点
OS23-1　データ同化とその応用
  • 海洋潮汐データとシミュレーションの統合による海底地形データセットの最適化
    稲津 大祐, 樋口 知之, 中村 和幸
    セッションID: 1C01
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.25.0
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    海洋潮汐シミュレーションならびに沿岸域の潮汐観測の結果を統合し，領域海洋潮汐モデルの境界条件および物理パラメータを最適化した．進化アルゴリズムをベースとした情報統合手法を用いることで，柔軟な最適解の探索が可能となった．海洋モデルにおいて，水深は境界条件であり，人工衛星による重力観測に基づいて推定された全球水深データを与えることが多い．しかし，人工衛星起源の水深データの精度は，海洋潮汐のシミュレーションにとってしばしば不十分である．今回導入した手法は，適切な水深を与え，水深データの誤差が非常に大きい場所を特定することも可能となった．今回示した最適化手法は，海洋モデルの境界条件の修正にとって有効な手法になると期待される．
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  • 大気海洋データ同化システムの構築と検証
    上野 玄太, 樋口 知之, 鍵本 崇, 広瀬 直毅
    セッションID: 1C02
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.26.0
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    データ同化の問題は非線型状態空間モデルとして定式化できるが、 その特徴はシステムや観測の次元が数千から数万以上と巨大で あることである。そのため、モデルの近似や計算アルゴリズムの 工夫が計算の遂行のために必須である。また、観測の不足による 状態推定の不備も厄介な問題である。本講演では、大気海洋システム のデータ同化例を通して、一連のデータ同化プロセスを紹介する。
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  • グリーン関数を用いた海洋循環モデルの各種パラメーター最適化
    広瀬 直毅
    セッションID: 1C03
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.27.0
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    東アジア縁辺海モデルで用いる各種パラメーターを，グリーン関数を用いて最適化した．拘束条件として現場水温・塩分・流速観測データを用いた．最適解によってコスト関数は最大約18%減少した．海洋循環を適切に再現するためには，風応力を約25%も減じる必要がある．海洋循環モデルによって再現されない小スケールの現象（風波の発生や表層付近の乱流混合，小スケールの内部波動など）に直接消散している可能性がある．中小河川による淡水流入は，海岸線から陸地側80～85kmでの降水量で代替できる．水平渦粘性・拡散係数は日本海における北向き熱輸送量を強化するように約1.7倍された．他方、底摩擦係数やバルク係数（潜熱・顕熱）はほとんど変化せず，妥当な結果といえる．
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  • FRA－JCOPE海洋予測システム
    瀬藤 聡, 清水 学, 宮澤 泰正, 小松 幸生, 奥野 章, 黒田 寛, 吉成 浩志, Joo-Soo Lee, 亀田 卓彦, 安倍 大介 ...
    セッションID: 1C04
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.28.0
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    水産資源変動と海洋環境変動との関連性は従来から指摘されているが、その機構については不明な点が多い。FRA-JCOPE海況予測システムは、両者の関連性に着目し、過去から現在までの海洋環境把握、将来の海洋環境予測を実施するために、水産総合研究センターと海洋研究開発機構とで共同開発したもので、同機構が開発したJCOPE1システムを基盤としている。現在、資源変動をもたらす主要な要因の一つとして幼魚期の生残率の変動に着目した研究を実施しており、我が国周辺域の産卵場における水温、卵・仔稚魚を輸送する海流、生育上の水温と餌料に影響する水塊の変動の影響を精査している。
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  • 限られた期間のデータを用いたプレート境界面の摩擦パラメタ範囲の拘束
    地震発生サイクルモデルのデータ同化手法開発
    光井 能麻, 堀 高峰, 宮崎 真一, 中村 和幸
    セッションID: 1C05
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.29.0
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    将来発生する巨大地震に向けて、地殻変動等の観測データを用いた定量的な地震発生予測モデルの構築が望まれている。予測モデル構築のためには、観測データをシミュレーションに効率良く取り入れるためのデータ同化手法の開発が重要となる。従来、観測データに近いシミュレーションにするためのモデルパラメータや初期値の推定は、研究者が試行錯誤で行ってきた。本研究は観測された時系列データから自動的に適切なモデルパラメータや初期値の分布を推定する手法の開発を目指している。本研究では極力単純なモデルを用いたモデルパラメタ推定手法の開発を紹介する。
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  • 4次元変分法とCFDによる後方乱気流予測に向けた取り組み
    加藤 博司, 大林 茂, 三坂 孝志, 山田 泉, 奥野 善則
    セッションID: 1C06
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.30.0
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    航空機の離発着には発生する後方乱気流の危険性を考慮して一定の間隔が定められている。柔軟な離発着間隔の設定のためには、後方乱気流の挙動を把握する必要がある。しかし、実大気環境の影響を強く受ける後方乱気流の挙動を解析することは、初期値・境界値が一様な理想状態を仮定するシミュレーションでは困難である。そこで、初期値・境界値の推定のためデータ同化手法である4次元変分法をCFDに適用した。そして、航空機離陸前の空港周辺環境を再現し、その推定された場に後方乱気流として渦対を配置し、後方乱気流の挙動のシミュレーションを行った。
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OS23-2　データ同化とその応用
  • 地盤の弾塑性挙動に対するデータ同化
    村上 章, 西村 伸一, 藤澤 和謙, 中村 和幸, 亀谷 聡
    セッションID: 1C07
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.31.0
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    土の弾塑性パラメータを地盤挙動から同定するためには、載荷履歴に従って観測値を逆解析する手段が新たに必要となる。地球科学でいう「データ同化」のうち、逐次型データ同化の手段としてカルマンフィルタに代わるアンサンブルカルマンフィルタや粒子フィルタがある。そのうち同定すべき弾塑性パラメータについて、取りうる範囲で乱数によりサンプルを発生させ、それに基づく弾塑性解析のシナリオから観測値を用いてパラメータの重みを計算する粒子フィルタ：Sequential Importance Sampling（SIS）を用い、地盤解析に対する適用性を検討する。
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  • トンネル点検データを用いたトンネル覆工の劣化モデルの同定
    須藤 敦史, 佐藤 京, 西 弘明
    セッションID: 1C08
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.32.0
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    北海道では昭和30年代後半から道路整備に伴うトンネルの建設が進んでいるが,今後は効率的かつ経済的なメンテナンス・維持管理が求められるようになる. そこで計画的な維持管理を行うライフサイクルマネージメント(Life Cycle Management : LCM )や社会資本を資産と見なすストックやアセットマネジメントの検討1)などが行われているが,これらでは覆工における要求性能の設定ならびに現状の劣化度の把握,また将来的な劣化予測が重要である一方, 性能水準の推移（劣化）過程が定量化されていないのが現状である. そこで本研究では,寒冷地トンネルの覆工における劣化過程の時間推移を伊藤型確率微分方程式にモデル化して予測および現状評価を北海道内68カ所で実施された点検データから考察を試みている.
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  • 海洋大循環モデルアジョイントコードのデータ同化への利用
    藤井 陽介, 蒲地 政文, 碓氷 典久
    セッションID: 1C09
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.33.0
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    気象研究所では海洋大循環モデルアジョイントコードの開発を行っている。アジョイントコードは、第一に４次元変分法によるデータ同化システムに活用される。通常の４次元変分法ではモデルの初期値が最適化されるが、最適値を探索する変数空間の中に現実世界で概ね満たされるべきバランスが崩れた部分を含み、うまく最適化できないことがある。そこで、気象研究所では、最初のある期間のモデル値に対する修正量を最適化することで、上記の問題を回避する方法を開発した。また、アジョイントコードを用いた特異ベクトル解析により、黒潮大蛇行流路の変化に対して、九州南東沖の傾圧不安定が重要であることも明らかにした。
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  • データ同化による磁気圏プラズマ分布の推定
    中野 慎也, 上野 玄太, 海老原 祐輔, Fok Mei-Ching, 大谷 晋一, C:son Brandt Pontus, 樋口 知之
    セッションID: 1C10
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.34.0
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    地球磁気圏の物理過程においては荷電粒子が重要な役割を果たしているが，観測によって得られる情報が極めて少ない領域であるため，荷電粒子がどのような空間分布をしているのかを把握するのは極めて困難であった．我々は，データ同化の考え方を応用して，観測による情報の不足を物理法則を記述した数値シミュレーションによって補うことにより，荷電粒子の空間分布やそれに大きな影響を与える電位分布を推定する新たな手法を開発した．本講演では，この手法の概要を説明するとともに，その応用例を紹介する．
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  • 遺伝子ネットワークモデルにおけるデータ同化と大規模並列粒子フィルタによる実装
    中村 和幸, 吉田 亮, 長崎 正朗, 宮野 悟, 樋口 知之
    セッションID: 1C11
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.35.0
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    遺伝子ネットワークモデルにおけるデータ同化手法の枠組について概観し，その中の一実装である大規模並列粒子フィルタ手法を，概日周期モデルに対して適用した結果について示す．概日周期モデルは，ハイブリッドペトリネットにより表現された，常微分方程式ベースのシミュレーションモデルを用いている．今回，粒子フィルタベースのデータ同化手法について，新たな並列化実装を行い，理論面ならびに実性能面での評価を行った．評価の結果，高並列計算の条件下でも，新実装が有効であることが示唆された．
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OS3-1　破壊力学の理論とその応用
OS3-2　破壊力学の理論とその応用
GS4-1　数値計算法
  • シンプレティック時間積分法の新解および新解をもとにしたTFシンプレティック時間積分法
    岩津 玲磨, 鶴　 秀生
    セッションID: 1E01
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.47.0
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    陽な3段3位のシンプレティック時間積分法に, 新しく2つの共役解 が見つかったことを報告する. そのうちのひとつはルース解よりも大きい安定領域をもつ. この方法を時間領域における音響解析の問題に適用した. また, この方法の拡張としてtrigonometric fitting法を2-4位の シンプレクティック積分法に適用した結果を報告する. TF法は力学系が周期運動をしているときに厳密解を与える. 今回見つかった解をもとにしたTF法をSimosによるルース法をもとにしたTF法と比較した. 調和振動子の問題で過去の文献と結果を比較した. 3段3位の方法は計算負荷が低く, 音響, 電磁場, 流体解析などの工学的な計算にも適している.
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  • EFMM離散化モデルの大規模並列固有値解析
    小林 陽介, 塩谷 隆二, 矢川 元基
    セッションID: 1E02
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.48.0
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    Enriched Free Mesh Method(EFMM)はHellinger-Reissnerの原理を用いた混合法であり，剛性マトリクスはローカルクラスター単位で計算される．この結果，EFMMにおいては自由度の増加なしに低次モードの高精度構造解析が可能である．本研究ではPCクラスタ上で，EFMM離散化モデルの大規模並列固有値解析をLanzcos法による並列計算法を用いて解くことを考える．EFMMはFEMよりも剛性マトリクスの非零要素が多い．そこで，Lanzcos法を用いて三重対角マトリクスに変換することでメモリを削減する．なお，Lanzcos法は少数の固有値を少ない演算量で高精度に求めることができる．
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  • 微視的熱伝達を考慮した多孔質体の均質化法に基づく熱伝導・変形の連成マルチスケール解析
    牛田 貴士, 車谷 麻緒, 寺田 賢二郎, 京谷 孝史
    セッションID: 1E03
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.49.0
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    微視的な多孔性を有する材料の挙動は多孔性の大小に依存する「寸法効果」が発現することが知られているが，これは単位体積当たりの表面積の割合の差異に起因する現象である．多孔質体の拡散・変形特性を正しく評価するには，多孔性の大小，材料内部の微視的寸法を反映した数理モデルと数値解析手法が必要である．近年，その手法として均質化法に基づくマルチスケール解析が注目を集めているが，一般的な均質化法の定式化では，微視的な寸法の影響を付加できない．本論文では，「寸法効果」の基となる幾何学的な相関を考慮し，極限操作を行ってもスケール比が残る均質化法の数理モデル化を行い，多孔質体の微視的寸法を考慮した均質化法に基づく熱・固体変形のマルチスケール・マルチフィジックス解析手法を開発した．そして，多孔性の異なる多孔質体の数値解析例において，単一スケール直接解析との比較を通じて，本解析手法の有効性・妥当性を検証した．
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  • 非対称な接線剛性行列のLDU分解情報による分岐モードの抽出法
    山川 優樹, 藤井 文夫
    セッションID: 1E04
    発行日: 2009年
    公開日: 2009/10/22
    DOIhttps://doi.org/10.11345/japannctam.58.0.50.0
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    有限要素離散化された系の非対称な接線剛性行列のLDU分解情報から特異点における左・右固有ベクトルを抽出するための効率的な計算方法を提案する．この方法では直接的な固有値解析は不要であるため，接線剛性行列が非対称となるような大自由度問題の分岐解析に適しており，また，多重分岐点や近接分岐点においても各分岐点に対応する固有ベクトルを個別に求めることができる．この方法を非関連流れ則に従う弾塑性構成式でモデル化された地盤材料の数値分岐解析に適用し，提案手法の適用性を検証した．
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