We will start the talk with a presentation of the large eddy simulation approach based on relaxation filtering (LES-RF). This method represents a return-to-first-principles in turbulence simulation, in that the artificial-viscosity paradigm, used by most turbulence models of the past half-century, is replaced by an explicit relaxation filtering. Aeroacoustics is today a central element in many engineering areas as aeronautics, ground transportations or energy production.We will summarized recent work regarding the direct computation of aerodynamic noise, and the use of these simulations to improve our understanding of noise generation by turbulent flows.

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The aim of this paper is to discuss the relation between dissipative and fatigue phenomena, using the measure of the dissipated energy. This framework presents a unified analysis to both high and low cycle fatigue based on shakedown theories and dissipated energy and has provided successful lifetime predictions of industrial structuires in both HCF and LCF. The presentation will start with a series of examples lifetime predictions of industrial structures and will then discuss the fatigue phenomena at different length scales (microscopic, mesoscopic and macroscopic) using mainly the concept of shakedown.

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Based on research results of ultralightweight porous metallic materials published recently in international journals and in Science in China Series E, this article summarizes our combined interdisciplinary efforts to promote the multifunctional implementation of this new class of materials, including their design, production, properties and applications.

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Large eddy simulation method is developed for study of decaying and forced compressible magnetohydrodynamic turbulence. The obtained results of numerical computations for large eddy simulation are compared with the results of direct numerical simulation of three-dimensional compressible magnetohydrodynamic turbulence under various similarity parameters, namely, magnetic Reynolds numbers, hydrodynamic Reynolds numbers and Mach numbers for polytropic case. The comparison of five subgrid-scale closures of large eddy simulation for magnetohydrodynamic case is made: the Smagorinsky model, the Kolmogorov model, the cross-helicity model, the scale-similarity model and mixed model. The comparison between large eddy simulation and direct numerical simulation is carried out regarding the time evolution of kinetic and magnetic energy, cross helicity, subgrid-scale and molecular dissipations for kinetic and magnetic energy, turbulent intensities and quantities that describe anisotropy of flow, that is, skewness and kurtosis of velocity and magnetic field. It is shown that some proposed subgrid-scale models provide sufficient dissipation of kinetic and magnetic energy, reduce computational efforts and produce adequate results of magnetohydrodynamic turbulent modeling for various values of similarity parameters of flows. We also consider a heat conducting compressible fluid with the use of an energy equation. Application of large eddy simulation approach to heat conducting compressible magnetohydrodynamics is considered. It is shown that novel subgrid-scale terms arise in Favre-filtered equations due to the presence of a magnetic field in the total energy equation. Parameterizations of these extra terms are developed. Computations at various Mach numbers are made for decaying compressible magnetohydrodynamic turbulence. The obtained numerical large eddy simulation results are analyzed on the basis of comparison with results of numerical experiments performed by direct numerical simulation. We present the large-eddy simulation method for studying forced compressible magnetohydrodynamic turbulence as well. The proposed method is based on a linear representation of the driving forces in the momentum conservation equation and the magnetic induction equation. These forces supply the production of kinetic and magnetic energy. The emphasis is placed upon the important, and not investigated, question about the ability of the large-eddy simulation approach to reproduce Kolmogorov and Iroshnikov-Kraichnan scale-invariant spectra in compressible magnetohydrodynamic flows.

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Statistical theories of turbulence developed so far dealing with the mean velocity products of various orders are outlined historically and reformulated as the non-equilibrium statistical mechanics of fluid turbulence based on the Lundgren-Monin equations for the multi-point velocity distributions and the cross-independence closure hypothesis proposed by Tatsumi. According to this formalism, the infinite set of the Lundgren-Monin equations is closed as the finite set of equations for the n-point velocity distributions f(n) (n>=1) , the minimum deterministic set of which being composed of the oneand two-point velocity distributions f and f(2), the latter being represented by the velocity-sum distribution g+ and the velocity-difference distribution g-. As an outstanding result, it is shown that the energy-dissipation rate of turbulence e is expressed in terms of the distribution g- which is mostly contributed from small-scale turbulence, making clear analogy with the "fluctuation-dissipation theorem" of non-equilibrium statistical mechanics. Another remarkable result is the exactness of the present closure in the sense that the closed terms of the Lundgren-Monin equations are exactly equivalent with the unclosed terms of the same equations. This property of the closure is confirmed by the fact that the moment equations derived from the closed equations for the velocity distribution are precisely equivalent with the corresponding equations for the mean velocity products derived from the Navier-Stokes equation directly.

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金属材料の微視組織形態は巨視的な力学的特性に大きな影響を及ぼす．そのため，材料の力学特性のモデリングには，微視組織を適切にモデル化する必要がある．この目的において，フェーズフィールドモデルによる数値シミュレーションはきわめて有効であり，最近，多くの研究が進められている．本研究では，相変態に伴って微視組織が形成され，変化する際の力学特性変化を表現すべく，力学を連成したフェーズフィールドモデルの開発を行っている．本報では，相変態に伴う応力変化や残留応力のシミュレーションについて報告し，マクロな力学特性への影響について考察する．

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近年、優れたガラス繊維や炭素繊維の研究・開発により、複合材料は自動車、航空、宇宙、医療等の様々な分野で利用され、その卓越した機械的性質により、鉄やアルミなどに代表される従来の工学材料に取って代わる新たな材料として、注目を浴びてきた．複合材料の機械的性質は、構成材料の性質、分布状態、相互作用に大きな影響を受けることが知られている．マイクロメカクスは、Eshelbyらの研究を元に、、複合材料に代表される不均質材料を取り扱う連続体力学として発展してきた．マイクロメカニクスの最大の特色は、3次元における材料定数および材料挙動を予測できる点にある.　本研究では、繊維間の相互作用(Interaction)を考慮したマイクロメカニクス理論を提案し、繊維強化複合材料の弾性定数の予測を行った．

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アモルファス構造の金属ガラスナノワイヤを作成するために分子動力学法を用いて、B2構造のCu-Zr、Ni-Al金属結晶ナノワイヤを対象に溶融シミュレーションを行った。そしてこれらのナノワイヤに様々な温度で引張変形シミュレーションを行った。比較のためにB2構造のCu-Zr、Ni-Al金属結晶ナノワイヤ、もまた引張変形シミュレーションを行った。結果として、金属ガラスナノワイヤの引張強さが金属結晶ナノワイヤの引張強さの1/3～1/4倍になったことが明らかになった。 引張ひずみが増加するにつれ、B2構造のCu-Zr金属結晶ナノワイヤは2回構造変化を生じた。一方それに対して金属ガラスナノワイヤのみ局所的にナノワイヤの断面が減少し、くびれを生じた。

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近年，ハードディスクなどの薄膜構造を有する微小な電子機器の研究が盛んに行われている．これらの高性能で小型の電子デバイスに類される工業製品に用いられている薄膜は，ナノスケール厚さである．ナノスケールでは，表面や界面の力学的特性が構造の変形に影響を与えることが知られている．これらの力学的特性を調べる方法として物体表面に圧子を押し込んだときの応答から材料の力学的特性を調べるナノインデンテーション試験がある．本研究室では，これまでにナノインデンテーション試験を模したシミュレーション（以後，接触解析と呼称）で，微小領域における表面の力学的特性を調べる研究を行ってきたが，界面特性を考慮した接触解析は行われていない。そこで，本研究では，表面および界面の力学的特性を考慮した薄膜を有する半無限異方性弾性体の表面グリーン関数を導出し，これを用いた接触解析によって界面の力学的特性を明らかにする．

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Based on research results of theoretical modeling of electro-acoustic devices by functional materials published in international journals, this article summarizes our efforts to the understanding of novel surface acoustic waves and their applications in electro-acoustic devices. Challenges to researchers from mechanics, electronic and material fields are also pointed out.

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Terfenol-Dとソフト系PZTからなる超磁歪／圧電／超磁歪積層材料を作製し，片持ち積層材料の磁場印加によるひずみを測定した。また，非線形有限要素解析（圧磁係数に及ぼす磁場の影響考慮）を行い，ひずみを求めて，実験結果に理論的検討を加えた．さらに，電場下における超磁歪／圧電／超磁歪積層材料の内部応力および出力磁場について解明・考察した．

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セラミックチップ部品は、抵抗やコンデンサなどの電子部品として電子・情報機器で数多く使用されている。チップ部品は、回路基板への実装プロセスや市場での機器落下により衝撃荷重を受け、設計によっては破壊することがある。ここでは、セラミックチップの衝撃強度について検討した。

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高圧水素ガスシール用ゴム材料の内部き裂発生メカニズムをアコースティックエミッション（AE），原子間力顕微鏡（AFM），走査型電子顕微鏡（SEM），光学顕微鏡（OM）を用いて検討した．AFM観察から，ゴム構造には数100 nm程度の不均一構造が存在し，当該部からOMでは観察困難なサブミクロンサイズの気泡が発生していることが示唆された．AEのよるき裂評価でも，OMで観察困難な気泡形成に対応する信号が観測された．そして，幾つかの気泡はミクロンサイズに成長し，き裂起点になっていると推察された．これらナノスケールの気泡形成とミクロンスケールのき裂発生の限界圧力が，破壊力学の観点から精度良く推定された．

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近年，ガラスデバイスの成形法として，金型を用いたインプリント成形が注目されている．インプリント成形は，所望の形状に加工された金型形状をガラスに転写させる技術であり，光通信用の光導波路やマイクロレンズアレイといった様々な用途の光学デバイスを安価かつ容易に製造できる． しかしながら，ガラスは応力とひずみの関係が時間と温度に依存する熱粘弾性体であるため，成形温度や成形圧力，冷却時間など，考慮すべきパラメータを実験により探索することは多くのコストと労力が必要となる．そこで本研究では，有限要素解析を用いてガラスのナノインプリント成形の最適成形条件を評価することを目的とする．数値解析に先立ち，様々な温度環境下での一軸圧縮クリープ試験を実施し，ガラス材料の熱粘弾性特性の導出を行った.得られた熱粘弾性特性を用い，ナノサイズの矩形溝形状の成形に関する数値シミュレーションを実施し，実際の成形試験結果との比較を行った.

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Based on the experimental investigations conducted earlier on aluminum alloy foam, the bending stiffness was found to be two times larger than the compression stiffness. Our analysis on the experimental results suggested this to be due to the difference in local deformation of cell when it is under compression and bending loading. The work presented in this paper clarifies this finding by means of computational analysis. Two-dimensional finite element model is developed to explain the reason of the discrepancy. The results successfully exhibit the discrepancy in stiffness; the difference in local deformation of cell was found to be the reason of the discrepancy by a unit-cell analysis on the model. Moreover, the results also reveal the strong dependency of stiffness ratio to the density. In addition, a theoretical approach is also proposed to explain the discrepancy in stiffness.

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A numerical method to identify thin films Young's modulus from multiple indentation unloading curves was suggested.
Usual inverse analyses make use of the whole indentation load-displacement curve, and thus require elasto-plastic finite element simulations. Subsequently, all the plastic properties should be identified the same time, leading to heavy computations. However, it was reported that the initial state of the indentation unloading can be considered elastic. For this reason, the proposed method by applying the inverse analysis only to this part of the unloading curve can then rely only on elastic finite element computations.
To ensure the applicability of the procedure, several factors that might affect its accuracy are addressed.
Finally, the method is confronted with experimental indentation data of Polyimide film on Glass/Epoxy substrate.

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近年，レーザースポレーション法が開発提案され，さまざまな膜の強度評価に対して適用されている．この手法は，薄膜を有する基材表面にレーザーを照射することによって複合平板の板厚方向に高周波振動を伝播させ，試験片の裏面にて反射した膨張波によって基材と薄膜の間に剥離を生じさせる試験方法である．この際，試験片裏面，すなわち薄膜側における面外方向の変位応答から薄膜接合界面の応力場を逆解析的に求め，剥離が生じた際の応力場を評価することが可能である．また，き裂を有する試験片内の応力場をレーザースポレーション法と逆解析の併用によって求めることができれば，き裂が進展する際の破壊靭性値の評価が可能となる．本研究では，薄膜と基材の密着強度ならびに界面き裂の破壊靭性値をレーザースポレーション法を用いて評価することを目的として，一連の考察を行った．SiC基板上に作成されたダイヤモンド膜，およびアルミニウム基材上のチタン膜に対してレーザースポレーション試験を実施し，その際の変位応答の計測結果より，境界要素逆解析を適用して界面の密着強度と破壊靭性値を評価した．

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コーティング材料は，母材との界面における強度を適切にコントロールすることで，割れやはく離を防止することができる．そのため，コーティング材料と母材との界面強度を定量的に評価する必要がある．近年，微小切削装置が考案され，塗装膜や高分子材料などの機械的特性評価が行われている．本研究では，薄膜の切削加工を行い，その際のエネルギバランスから界面はく離強度を定量的に評価する手法を提案する．また，弾塑性はりモデル及び数値シミュレーションによる剥離過程のモデリングを行い比較検討をおこなったので，その結果について報告する．

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弾塑性構成式は，繰返し負荷，非比例負荷，時間依存性，さらには有限変形を表現し得るレベルに発展されている．さらに，これらによる数値計算法も，リターンマッピング，整合接線係数を導入による高精度，高速度解析が達成されている．これらの構成式および数値解析法の発展状況について概観する．

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高張力鋼板はスプリングバックの制御が難しく，その適用拡大を図るためには成形シミュレーションの更なる高精度化が不可欠である．成形シミュレーションの高精度化のためには材料モデルの高精度化が必須である．特に曲げ曲げ戻し変形を受ける材料のスプリングバック解析においては，反転負荷時の応力‐ひずみ曲線を高精度に再現する必要がある．本研究では，980Mpa級高張力鋼板の単軸応力状態下での反転負荷時のバウシンガ効果を測定し，それを高精度に再現できる材料モデルを構築した．さらに単軸応力状態下で同定された反転負荷時の硬化特性が解析に直接適用できるよう，曲げ曲げ戻し変形中の応力状態が単軸応力状態とみなせる試験片を設計し，スプリングバック実験を行った．最後に，全ひずみ理論に基づい曲げ曲げ戻し変形を受ける材料のスプリングバック解析を行い，実験結果と比較し，材料モデルを特長づける構成因子がプリングバック解析精度に与える影響を定量的に検討したので報告する．

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薄鋼板の成形性を評価する上で、複雑なひずみ経路下での加工硬化特性の把握は非常に重要である。これに対して、転位下部組織の変化を考慮した非線形移動硬化則（Teodosiu-Hu model）を汎用の有限要素法プログラムに実装するとともに、材料パラメータ同定のための実験手法を確立した。ここでは、モデルおよび実験手法の概要といくつかの計算例を紹介する。

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土のうや補強材を用いたアースダム堤体に対し、弾完全塑性モデルによる動的有限要素解析を適用する．土のう積層体のせん断変形特性とせん断強度は，土のうに弾性モデルを仮定し，土のう間の滑動を表現するために弱層を仮定した弾塑性モデルとする．続いて弾塑性構成モデルを異方硬化弾塑性構成モデルに拡張し，その挙動について三軸試験のシミュレーションに適用した結果を示し、補強アースダム模型実験に適用し，その検証を行う．なお，補強効果については有限変形解析も適用して検証する．

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講演者の研究室では，企業等のニーズに応じた非弾性材料モデルの開発を行うとともに有限要素法に実装する研究を行ってきた．これまでに開発・実装した非弾性材料モデルは，（１）繰返し負荷のもとでの進行性変形であるラチェット変形のための非線形移動硬化モデルと，（２）環境保護の観点から重要となった鉛フリーはんだの非弾性変形を主対象とした速度依存モデルである．現在，これら二つの材料モデルを一つのソフトで利用できるように一体化し，より広範囲の非弾性解析に役立つ材料モデルソフトOLMATSを開発中である．本講演では，まず，上に述べた二つの材料モデルの開発に至った経緯を説明し，次に，OLMATSの特徴と開発状況について述べる．

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黄銅材の引張りとねじりせん断負荷によるラチェット変形中の降伏曲面の採取と定式化を行い、これに基づく降伏関数の形状・移動や回転角を定式化し,塑性流れ則に基づくシミュレーション解析を行い,ラチェット累積ひずみなどの実験結果との比較から精度良くラチェットひずみが予測できることを確認した． 　降伏曲面の移動はPhillips則とPrager則との混合則が有効である．回転角と混合比Mについて更に詳細な検討を加えれば,解析精度の向上が可能と考えられる． 　本構成モデルは実際の降伏曲面の形状と挙動を忠実に定式化したもので,ラチェット変形のみならず更に一般的な負荷状態への解析が可能と考えられ,今後様々な条件下での検討を進める予定である．

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本研究では，Newton-Raphson法を用いて非線形移動硬化弾塑性構成則の陰的応力積分アルゴリズムの構築を行った．このアルゴリズムでは，構成則を後退Euler法に基づいて離散化し，Taylor展開することによってテンソル方程式を導き，これを反復計算によって解くことで，応力積分を行った．次に，平面応力状態の解析に対応させるために，この陰的積分アルゴリズムを拡張した．平面応力条件を満たす面外方向ひずみ増分を，Newton-Raphson法による反復計算によって求めることで，平面応力状態への拡張を行った．この拡張により，構築したアルゴリズムは三次元状態と平面応力状態の両方に適用可能となった．本研究で構築した陰的積分アルゴリズムを汎用有限要素解析ソフトウェアのサブルーチンとしてプログラム化した．解析例により，陰的積分の局所反復計算が三次元問題と二次元問題の両方において二次収束することを確かめた．

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異方性金属板材の大ひずみ繰返し塑性構成式の提案を行う．本論文で新たに提案する三次元異方性降伏関数はｒ値と流動応力の面内異方性を精度良く記述できる．この異方性降伏関数中の材料パラメータは板の三方向のｒ値と流動応力，等二軸流動応力を用いることにより同定できる．繰返し塑性モデルは吉田－上森の移動硬化モデルを基に構築されている．このモデルのパフォーマンスは多軸繰返し応力における応力－ひずみ応答の数値シミュレーション結果と対応する実験結果を比較することにより検証している．また，このモデルを用いた板材成形シミュレーションが高精度であることを示す．

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有限変形論は，永年，究明され，その基本的枠組は2000年以降に確立されたとみなし得る．これは，アイソクリニックの概念に基づいて中間配置で定式化される．本論文では，Wallin 他 (2003)による所論に，下負荷面モデル(Hashiguchi, 2009)を導入して，降伏面の内部の応力変化による塑性ひずみ速度を表現し得る非古典有限変形構成式を定式化する．

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An unconventional finite-strain hyperelasto-plastic constitutive model based on the subloading surface concept is presented. On the basic kinematic assumption of the multiplicative decomposition of the deformation gradient into elastic and plastic parts, the hyperelastic law and plastic evolution equations are formulated on the intermediate configuration which is chosen to be isoclinic. The nonlinear isotropic and kinematic hardening as well as the non-dissipative part of the plastic velocity gradient are incorporated into the model. The computational treatment of the model is also discussed. An effective numerical algorithm for stress update is developed with the use of tensor exponential-based return mapping. As a specific example, von Mises plasticity model with a neo-Hookean type hyperelastic law and linear/nonlinear kinematic hardening is considered. The basic behavior and capability of the proposed model to large strains are demonstrated through several numerical examples.

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　土構造物は，施工中だけでなく供用中も多くの場合不飽和状態にある。このような構造物の地震時の挙動を忠実に再現するには，その構成材（盛土材）の不飽和動特性を考慮することが必要である。筆者らは，このような観点に基づき物性と解析に関する研究を行っている。本研究では，地震のような繰返し載荷時の不飽和挙動を再現できる弾塑性モデルを提案した。このモデルでは，Jump硬化則という新たな移動硬化則を下負荷面モデルに導入し，繰り返し載荷によるヒステリシスを再現した。すなわち，荷重の反転が生じるとその応力点に下負荷面の相似中心がJumpし，今までの負荷面が消滅し，新たに硬化が始まる。このモデルを用いて不飽和土の繰り返し挙動を有限要素法を用いて予測した。繰り返し荷重によるひずみの累積やヒステリシス挙動を良好に再現できた。

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結晶塑性モデルは古典的な理論であるが，近年，コンピュータ技術の発展とともに，材料開発ツールとして，また，材料加工シミュレーション技術としての展開が進んでいる．本講演では，同モデルの理論面での進展と実用への展開について述べる． 　理論的な面としては，転位論に基づく寸法効果の導入について解説する．幾何学的必要転位密度が結晶すべりの１次勾配に対応し，さらに幾何学的必要転位密度の勾配が内部応力に相当することを示す．この内部応力が背応力として働くことにより，材料寸法に依存して現れる移動硬化現象が説明できる．このような改良を経て，近年，結晶塑性論が物理立脚モデルとしての有効性を増していることを示す． 　応用的な展開例としては，細密六方晶材料への適用，均質化法との融合，塑性加工解析への応用など，近年の研究について紹介する．

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結晶スケールの塑性変形はすべり変形と変形双晶に大別され，特にHCP金属の塑性変形においては，しばしば変形双晶が重要な役割を担うことが知られている．マグネシウムの場合，c軸方向への引張変形において双晶は重要な変形機構である．双晶による塑性変形の特徴として，結晶格子が回転することによる大きな方位回転を生じること，変形過程において双晶域と未双晶域が混在すること，の2点が挙げられる．このため，結晶塑性論の枠組みにおいて変形双晶を表現する際には，これらを適切に考慮することが重要となる．本報では特に純マグネシウムを対象に，結晶塑性論に基づくマルチスケール解析の枠組みにおいて変形双晶を導入する方策について考察し，効果的な材料モデリングの構築について検討を行う．

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本研究では，有限ひずみ三次元異方性モデルを開発するために，要素応力ノルムの乗算による新たな応力ノルムの定義を提案する．提案モデルは関連流動則によって定式化される．この異方塑性モデルにおける塑性流動は各要素応力ノルムの塑性流動の和算として表される．また，一般的な陰的応力更新スキームを適用できる．解析例を示し，提案モデルの特徴を示す．

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The singular corner of the original Cam-clay model represents the virgin consolidation for the model but evaluation of plastic flow at this vertex singularity causes numerical trouble when the associated flow rule is applied. In this study a backward-Euler stress update algorithm is developed for the original Cam-clay model. A constraint function is defined as a plane passing the vertex and the Koiter's associated flow rule was employed to both yield and constraint functions. This method can conveniently handle the vertex without discretizing the yield surface into a finite number of yield loci. The new algorithm was applied for four diversified forms of the yield function to consider the effect of yield function's form on the performance of the algorithm. Numerical results of the proposed algorithm were illustrated in the single step and varying number of sub-steps. Error-maps were successfully generated to evaluate a performance of the algorithm.

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近年，放射性廃棄物処分や熱エネルギー貯蔵，海底地下資源の開発，高電圧ケーブル埋設など様々な目的で積極的に地盤利用および開発が行われている。これに関連してしばしば課題となるのは，温度変化の影響を考慮した地盤の変形と破壊の予測である。高温条件下あるいは温度変化を伴う環境下における地盤工学上の諸問題は応力ひずみ特性・熱伝導・間隙水の流れが相互に関連した力学現象であるため，熱－水－応力の連成を考慮した数値解析も幾つか試みられているが，計算に用いられている構成モデルが地盤材料の要素レベルでの温度依存特性を適切に考慮しているとはいい難い。本研究では，過去の実験事実をレビューしながら温度変化が飽和土の応力ひずみ特性に及ぼす影響について考察を行い，それに基づいて温度変化の影響を簡潔に考慮した飽和土の構成モデルを提案する。本稿では主に一次元モデルについて説明を行うが，降伏関数を拡張して関連流れ則を仮定するだけで多次元モデルにも容易に拡張できる。

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高レベル核廃棄物地層処分のTHM解析

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本研究では、水～土連成有限変形解析プログラムGEOASIAを用いて、セメント改良地盤の非排水支持力解析を行った。セメント改良土の力学挙動の再現には、骨格構造（構造・過圧密・異方性）の変化を記述可能なSYS Cam-clay modelを用いた。条件に応じて構成式を操作的に軟化させたり、不連続な変形を許容する要素を導入したりすることなく、支持力問題において、軟化を示す材料で構成された地盤が、変形の結果、ひずみの局所化を伴って，基礎端部から、すべり線を徐々に伸展させながら破壊が進行していく様子を解析的に示した。また，このとき地盤内では、すべり線上の各要素が順次軟化を生じていることを示した。破壊がこのように進行する場合、例え地盤が脆性的な材料で構成されていたとしても、荷重－沈下関係にはそのような材料特性は表立って現れてこないことが分かった。

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軟弱地盤上に軽量な鋼板組立柱が設置されたときの地震時安定性性評価を，簡易的に二次元平面ひずみ条件下で数値解析的に検証した．用いた解析プログラムは，土の骨格構造とその働きの差異によって砂から粘土，両者が混在した中間土を同じ理論的枠組みの中で記述する弾塑性構成式（SYSカムクレイモデル）を搭載した水～土骨格連成有限変形解析で，静的も動的も区別なく扱う事ができる．その結果，1）根巻き深さが深いと構造物は安定を保つものの，根巻き深さが浅いと，特に地表付近が液状化の危険性の高い地盤では，液状化に起因して構造物直下で不等沈下が生じ，上部構造物が転倒してしまうこと，2）簡単な傾倒防止策としては，構造物下部にコンクリート補強部材を設置し，地盤と構造物の設置面積を広げることが有効であること，を数値解析によって示した．

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越水は堤防等の土でつくられた堤体が破堤に至る主要な原因である．本研究は越流による堤体の侵食過程を数値解析するための手法を提案するものである．越流水の流れについては浅水流方程式を有限体積法を用いて解き，それによって得られる底面摩擦力から侵食速度を用いて侵食による堤体表面の形状変化を逐次的に解析する．安定的な侵食解析のためには，仮想セルの導入や堤体表面形状のラプラシアンの計算が伴う．本論では，提案する解析手法を詳述し，その手法によって得られる解析結果を報告する．

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本件は，地震時に盛土や斜面が泥流化する「流動性崩壊」について，その崩壊メカニズムの解明を目指して行った一連の研究について論じたものである．研究では，既往の被災事例の現地調査や崩壊土砂に対し力学試験を実施し変形挙動の把握を行った．その結果，今日まで把握が困難とされてきた不飽和土の液状化メカニズムを実験・理論的に示すことにより流動性崩壊機構を解明し，成果に基づき危険度判定手法を提案した．本研究の優位性は，「不飽和土の土質動力学」を詳細に検討し「不飽和土の液状化」を理論的に示した点にある．これまで盛土や斜面表層のような地下水位より浅い不飽和状態の土であれば，無条件に液状化が生じにくいとされ，地震時の変形挙動は研究対象とされてこなかった．また，現行の耐震診断では，不飽和土は飽和土と比べ危険性を軽視する方向にある．本研究は，不飽和土の耐震問題の重要性を示し，従来の地盤・地震工学的な知見を覆したものである．

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不飽和砂質土の単調および繰返しせん断強度は有効拘束応力と飽和度に依存する。本文では、非排気・非排水条件下での温度変化が不飽和土のせん断挙動に及ぼす影響を実験的に研究した。加えて、間隙水に溶存している気体の溶解度の影響を検討するため、間隙気体としては空気と二酸化炭素を使用した。二酸化炭素の水への溶解度は空気に比較して、温度依存性が大きいため、初期の有効応力状態だけでなくせん断中の有効応力状態の変化をもたらす。実験結果から、温度上昇を受ける供試体は温度上昇を受けないものより、また二酸化炭素が間隙にある供試体は空気のものよりも弱いせん断強度を示した。この実験結果を、理論的な側面から考察した。

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実地盤のほとんどは間隙が水と空気によって満たされている不飽和状態にあり，その力学特性は粒子間に残存するメニスカス水による表面張力の影響を受ける。たとえば，表面張力の影響を受けて高い剛性を示す（緩い間隙を保持する）不飽和土が，一度浸水作用を受けると表面張力を失い大きな変形（コラプス）を生じることは広く知られている。このように不飽和土の力学特性は飽和土のそれとは大きく異なるが，自然乾燥，降雨浸潤などによって飽和から不飽和および乾燥状態が刻々と変化する土の力学特性は，内部水分量の変化に対して連続的かつ統一的（飽和土構成モデルの理論がそのまま適用可能）に扱われる必要がある。そこで本研究では，保水特性と密接に関係する飽和・不飽和土の力学挙動の統一的なモデル化に加えて，乾燥・湿潤履歴および密度の影響を考慮した地盤材料の保水特性をモデル化する。提案モデルは，本研究グループが行った不飽和カオリンクレーの圧縮・せん断試験，ならびに浸水試験の結果からその広範な適用性が示される。

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近年，突発的な集中豪雨が増加しており，それに伴う斜面崩壊，その後の流動による災害が急増している。集中豪雨による粒状斜面への浸潤の様子や流動メカニズムは通常の降雨とは異なっているようである。本論文では，SPH-DEMのカップリングによってそのメカニズム解明に挑戦するものである。また，流動中の土砂の中では大きな粒子の浮き上がりが生じ，堆積中の土砂からは流体力によって細粒子が抜け出る現象が起きる。このメカニズムを解析結果に基づき考察する。

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地球内部の速度構造には揺らぎがあり不均質である．そこを伝播する地震波は，この不均質な速度構造の影響で散乱を受ける．これに伴い，パルス状の形状が崩れ，長い間，揺れ続ける波形となる．震源での輻射時間に比べて，地震波は相当長く揺れ続ける現象は，散乱現象によって説明される．地球内部の散乱や減衰の強さと地震波の形状（概形，エンベロープ）の関係について議論する．さらに，不均質構造は，焦点効果や逆焦点効果を引き起こし，見かけ上の分散と振幅にバラツキが生じる．この分散は，パルス波の最大振幅の距離減衰を引き起こす．不均質の程度とこのバラツキや距離減衰の程度の関係について議論する．

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