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論文

Investigation of error estimation method of observational data and comparison method between numerical and observational results toward V&V of seismic simulation

鈴木 喜雄; 川上 義明*; 中島 憲宏

Mechanical Engineering Reviews, 4(1), p.15-00525_1 - 15-00525_18, 2017/01

耐震シミュレーションの検証と妥当性確認(Verification and Validation: V&V)に向けて、観測結果に含まれる誤差を見積もる方法と、見積もった誤差を用いて観測結果とシミュレーション結果の比較を行う方法について、これまでどのような方法が利用あるいは提案されているか調査した。調査の結果、観測結果に含まれる誤差を見積もる方法としては、分解能、直線性、感度温度係数、零点変動の温度係数、横感度などの記録時における誤差混入、換振器特性によるそれら誤差の増幅、エイリアジングの影響と後処理段階での零基線設定などを考慮し、それぞれから生じる誤差を個別に見積もるとともに統合して見積もる必要があることが分かった。観測結果とシミュレーション結果の比較を行う方法としては、これまで、主に6つの方法が利用あるいは提案されており、それぞれどのような利点・欠点があるか整理した。その結果、比較を行う方法は必ずしも十分確立されておらず、各方法を欠点を考慮しながら利用していく、いくつかの方法を組み合わることでそれぞれの欠点をカバーしていく、あるいは、新たな方法を模索していく必要があることが分かった。

論文

「京」利用による次世代耐震シミュレーションの例証

中島 憲宏; 鈴木 喜雄; 宮村 浩子; 西田 明美; 川上 義明; Guo, Z.; 富山 栄治*

計算工学, 20(4), p.3338 - 3340, 2015/12

HPCI戦略プロジェクトの分野4ものづくりにおける課題5「原子力施設等の大型プラントの次世代耐震シミュレーションに関する研究開発」の研究開発内容について解説した。例証は高温工学試験研究炉を対象としている。FIESTA(Finite Element Analysis for Structure of Assembly)を京上に実装し、その並列化効率や実装効率を報告した。また、大規模可視化技術による可視化事例も報告した。

論文

Time domain response analysis for assembly by integrating components

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 鈴木 喜雄; 松川 圭輔*; 大嶋 昌巳*; 井土 久雄*

Transactions of 23rd International Conference on Structural Mechanics in Reactor Technology (SMiRT-23) (USB Flash Drive), 10 Pages, 2015/08

システム計算科学センターではFIESTAと呼ぶ組立構造解析コードをベースとした仮想振動台の研究開発を展開している。本報では、千代田化工建設と協力し、石油プラントのストラクチャーの仮想振動台実験を実施した結果について報告する。仮想振動台実験を用いた数値実験では、石油プラントのストラクチャーを詳細に部品毎にモデル化し、部品毎に作成された有限要素分割モデルを統合して、組宛て構造解析コードを用いて、動的解析を実施した。時刻歴応答解析では、オンサイト波等4波を用いて京コンピュータで計算した。いずれの計算でも俯瞰的には従来の解析技法による結果が保守的であることを確認でき、詳細な部位の計算では仔細な構造挙動の分析が可能となった。

論文

設計案の分析過程におけるデータ分析

中島 憲宏; 宮村 浩子; 川上 義明; 河村 拓馬

可視化情報学会誌, 35(Suppl.1), p.233 - 238, 2015/07

機械構造物の想定される損傷の誘因定義し、これによる想定現現象を仮定し、損傷可能性箇所を分析する作業は、設計過程において重要である。本論では、地震による要因を例にとり、これにより想定されうる現象をシミュレーションし、その結果を数理的に分析することで損傷可能性箇所の情報可視化する技術を試作した。一般機械部品を例にとり、設計者が損傷可能性箇所を設計者の感性により理解するための手段として例証した。

論文

Seismic response simulation of High-Temperature Engineering Test Reactor building against 2011 Tohoku earthquake

西田 明美; 中島 憲宏; 川上 義明; 飯垣 和彦; 沢 和弘

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 7 Pages, 2015/05

原子力機構システム計算科学センターでは、原子力施設の3次元振動シミュレーション技術の開発に取り組んでいる。これまでに、原子力機構の研究炉のひとつであるHTTR(高温工学試験研究炉)の建屋や機器の3次元モデルを作成し、観測記録等との比較により継続的にモデルの妥当性検証を行っている。2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震は、HTTRが建設されている大洗地区において、震度5強を観測した。今般、HTTR建屋の3次元モデルを用いた東北地方太平洋沖地震に対する地震観測シミュレーションを実施し、従来モデルでは再現が困難であった振動モードの再現に成功したので、得られた結果を報告する。

論文

Numerical modeling assistance system in finite element analysis for the structure of an assembly

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 鈴木 喜雄; 沢 和弘; 飯垣 和彦

Proceedings of 23rd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-23) (DVD-ROM), 5 Pages, 2015/05

数値解析結果の妥当性を推定する手段の一つを提案する。有限要素法による構造解析をスーパーコンピュータの並列計算機能を活用して実行し、解析結果の相違を分析するとともに、入力データである有限要素分割の粗密を変更した解析結果を分析し、数値計算的な確かさを推定するシステムを提案する。解析結果を表現する解析結果モデルの形成過程は、データベースで機能IDとその計算手順のリストによって記述する。解析モデルマネージャは、計算手順を記述したリストの順序によって、すなわち複数の数値計算手続きにより、シミュレーションを実行することで、目的とするシミュレーションの数値計算解を出力する。その結果、目的とするシミュレーション結果が複数生成されることから、これらの結果の相違を比較し分析することで、解の正確さを推定する。本論での数値実験は静解析と動解析で実施し、その正確さを判断するための必要な手続きを明らかにした。数値実験は、京を用いて行った。

論文

設計計算モデリングの動的支援技法

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 鈴木 喜雄

日本機械学会第24回設計工学・システム部門講演会講演論文集(USB Flash Drive), 9 Pages, 2014/09

計算科学を用いたアナリシスとして有限要素法を用いた構造解析やシミュレーションが活用され始めて久しい。実現象、特に「ものづくり」における利用条件を想定したなかでの設計対象の構造分析をシミュレーションすることはやさしくない。一層合理的な設計対象の分析を可能とするために、シミュレーショ手続きを動的に管理制御し、創発的方法論に基づく設計対象の構造分析を「京」のような並列計算機を活用して、その考え方を実装した。その結果、適切な解析解の推定を可能とする見通しを得た。

論文

Structural analysis for assembly by integrating parts

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 岡田 達夫*; 鶴田 理*; 沢 和弘; 飯垣 和彦

Proceedings of 22nd International Conference on Nuclear Engineering (ICONE-22) (DVD-ROM), 9 Pages, 2014/07

機械製品は、その大小や複雑さによらず少なくとも二つ以上の部品から組立てられており、原子力発電所などは1000万以上の部品からなる構造物である。本論では、その構成部品を集積してアセンブリ構造の解析方法論について報告する。集積された部品を有限要素解析しようとすると、部品間の合わさる部分の有限要素分割数が合わず、節点や要素が不連続な状態となり、一般には連続体として計算ができなくなる。これを回避する方法として、六面体の有限要素を結合する技術を開発した。これにより従来の自動要素分割手法等でも困難であったアセンブリ構造物の有限要素解析を可能とした。

論文

大型プラントの次世代耐震シミュレーション

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 岡田 達夫; 鶴田 理; 沢 和弘; 飯垣 和彦

ターボ機械, 42(5), p.332 - 338, 2014/05

原子力施設等の大型プラントの次世代耐震シミュレーションの研究開発では、強固な産学官連携体制の下、大型プラントのものづくりで必要とされる、実験では不可能な詳細かつ一体的な耐震シミュレーション技術(あるがままシミュレーション技術)を研究開発し、開発した技術の機能確認と動作検証及び具体事例への適用実験を行う。これにより、原子力施設等の大型プラントにおいて設計用基準地震動に対する安全余裕を一層合理的に設定する方法の確立に貢献していくとともに、安心・安全社会の構築に資することを目標としている。現在までに「京」の4096ノードまでを使い100ケース以上の解プロダクション・ランとして、感度解析などを実施してきたので、その事例も報告する。

論文

The Japanese approach to developing clay-based repository concepts; An Example of design studies for the assessment of sealing strategies

杉田 裕; 藤田 朝雄; 高橋 義昭*; 川上 進; 梅木 博之; 油井 三和; 浦上 学*; 北山 一美*

Physics and Chemistry of the Earth, 32(1-7), p.32 - 41, 2007/00

 被引用回数:3 パーセンタイル:83.8(Geosciences, Multidisciplinary)

本論文はPhysics and Chemistry of the Earth Tours 2005 Meeting特集号に投稿する論文である。日本の処分事業を進めるうえでのアプローチについて紹介するとともに、処分場概念の設計へ反映する材料の要件の検討の一例として、処分場の閉鎖にかかわる材料と人工バリア材料との関連について水理解析の結果を示している。処分事業を進めるうえでのアプローチとしては、公募方式の採用に基づき、処分場が決まっていない前提条件でどのように処分場の性能を確保するか、その確からしさが段階を追って精度を増すという考え方を示したものである。

報告書

処分システムに求められる閉鎖性能の考え方; 坑道交差部における水理解析

杉田 裕*; 藤田 朝雄; 高橋 美昭*; 川上 進; 梅木 博之; 油井 三和; 浦上 学*

JNC-TN8400 2005-016, 49 Pages, 2005/09

JNC-TN8400-2005-016.pdf:5.45MB

高レベル放射性廃棄物の地層処分における安全評価においては、処分場の閉鎖性能を考慮する必要がある。原子力発電環境整備機構と核燃料サイクル開発機構は、地層処分システムに求められる閉鎖性能の考え方を示し、そこで示される坑道の埋め戻し材や粘土プラグ等の閉鎖要素の設計要件に対する今後の技術開発等の方向性を導出するため、それらの閉鎖要素の性能を検討している。検討の第一段階として、国内外の閉鎖技術に関する現状、関連する処分場の構成要素及び処分場環境を整理し、これらの整理結果を受けて処分パネルにおける処分坑道と主要坑道の交差部及び人工バリア周辺に存在する処分場構成要素を考慮し坑道交差部に焦点を当てた水理解析を行った。地下施設では全ての坑道が連結しており、この交差部における地下施設閉鎖後の水理挙動の把握は、人工バリアからの放射性核種の移行挙動を解釈し、地層処分システムに求められる閉鎖性能を理解する上で重要なポイントとなる。 解析モデルでは、処分坑道と主要坑道の交差部、廃棄体、人工バリア、坑道の埋め戻し材、粘土プラグとコンクリートプラグ、坑道の掘削影響領域、支保工、母岩を考慮する構成要素とした。支保工と処分坑道端部に設置するコンクリートプラグのコンクリート材料の経年劣化については、透水係数をパラメータとして考慮した。粘土プラグを設置する位置は、処分坑道の端部もしくは主要坑道とし、粘土プラグを設置する場合としない場合を解析ケースとし、粘土プラグの閉鎖要素としての効果を比較検討した。

口頭

地層処分システムにおける閉鎖要素の相互影響を考慮した坑道交差部における水理解析

藤田 朝雄; 川上 進*; 杉田 裕*; 高橋 美昭*; 酒井 裕一*

no journal, , 

本検討では、地層処分システムに求められる閉鎖性能の考え方の提示に資することを目的に、処分場に存在すると考えられる構成要素を設定し、実際のデータに基づく物性値を考慮した水理解析を実施し、要素間の相互影響や埋め戻し材,粘土プラグ等の止水効果の概略的な把握を試みた。

口頭

地層処分システムにおける閉鎖要素の相互影響を考慮したパネル規模での水理解析

杉田 裕*; 高橋 美昭*; 藤田 朝雄; 川上 進; 酒井 裕一*

no journal, , 

本検討では、地層処分システムに求められる閉鎖性能の考え方の提示に資することを目的に、複数の処分坑道、それを囲む主要坑道で構成される処分パネルを解析対象とした水理解析を実施し、要素間の相互影響や埋め戻し材,粘土プラグ等の止水効果の概略的な把握を試みた。

口頭

組立構造解析手法における部品結合技法

西田 明美; 鈴木 喜雄; 川上 義明; 岡田 達夫; 中島 憲宏

no journal, , 

有限要素解析技術を利用して、原子力発電施設のような大型組立構造物の解析をするために、入力データの作成を効率化する技術として、部品ごとに有限要素分割されたデータを結合技法を開発した。連続体とみなせる大型組立構造物の有限要素解析に適用する一方、大型組立構造物の有限要素解析技術を利用した解析技術に今後適用していく。

口頭

組立構造解析手法による部品集積解析

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 岡田 達夫; 鶴田 理; 鈴木 喜雄

no journal, , 

原子力発電施設のような大型組立構造物を有限要素解析する場合、その入力データが膨大となるため、自動要素分割などデータ作成を効率化する技術が研究開発されてきた。本報では、部品ごとに有限要素分割されたデータを集積し、解析する手段について報告する。

口頭

組立構造解析を用いた固有値解析

中島 憲宏; 西田 明美; 岡田 達夫; 川上 義明; 鶴田 理

no journal, , 

原子力発電施設のような大型組立構造物を有限要素解析する場合、その入力データが複雑となるため、接触要素など接続部のモデル化をする技術が研究開発されてきている。本報では、部品毎に有限要素分割されたデータを集積し、固有値解析する手段について報告する。連続体とみなせる大型組立構造物の有限要素解析に適用した結果や、組立構造物の有限要素解析技術を利用した解析技術についても報告する。

口頭

東北地方太平洋沖地震におけるHTTR建屋の地震観測シミュレーション

西田 明美; 川上 義明; 中島 憲宏; 飯垣 和彦; 沢 和弘

no journal, , 

原子力機構システム計算科学センターでは、原子力施設の3次元振動シミュレーション技術の開発に取り組んでいる。これまでに、原子力機構の研究炉のひとつであるHTTR(高温工学試験研究炉)の建屋や機器の3次元モデルを作成し、観測記録等との比較によりモデルの妥当性検証を行ってきている。2011年3月11日に発生した東北地方太平洋沖地震は、HTTRが建設されている大洗地区において、震度5強を観測した。今般、HTTR建屋の3次元モデルを用いた東北地方太平洋沖地震に対する地震観測シミュレーションを実施したので、得られた結果を報告する。

口頭

組立構造解析を用いた時刻歴応答解析

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 鶴田 理; 鈴木 喜雄

no journal, , 

原子力機構は、原子力施設等、大型構造物の耐震健全性を分析するための耐震信頼性試験を計算機上で実現できるように、耐震性評価用3次元仮想震動台の開発を進めている。これは、実験では困難な実物大構造物等の振動台試験や運転中の原子力発電施設等の振動台試験を計算機上で実現しようとする試みである。その中核機能のひとつとして、FIESTA(Finite Element Structural Analysis for Assembly)と呼ぶ組立構造物の構造解析コードを開発している。これは、原子力施設等の耐震健全性評価を行う一つの手段として、組立構造物の部品間挙動に着目した詳細解析法である。本報では、FIESTAの一部機能である時刻歴応答解析について報告する。

口頭

構造解析解の確かさ推定

中島 憲宏; 西田 明美; 川上 義明; 鈴木 喜雄

no journal, , 

有限要素解析において、一つの課題である有限要素分割が適正に行われ計算できているかどうかという問題を解決する手段と、有限要素解析の高度化が進む中、多様に存在するアルゴリズムをどのように選択すれば適正な解析解が得られるかという計算精度の確かさあるいは不確かさを比較する手段を提案する。

口頭

原子力施設の耐震シミュレーションのV&Vに向けた観測データの取り扱い

鈴木 喜雄; 川上 義明; 中島 憲宏

no journal, , 

原子力機構では、HPCI戦略プログラム「分野4次世代ものづくり」において、原子力施設等の大型プラントの次世代耐震シミュレーションに関する研究開発を実施している。この中で、地震動下の原子力施設の挙動に対する観測データとして得られている加速度データをどのように取り扱い、耐震シミュレーションのV&Vを実施するかについて検討を進めている。本論では耐震シミュレーションの結果の比較対象となる観測データに生じ得る計測誤差について検討した結果を報告する。

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