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地震動解析

地震動解析ソフトウェア EduS/FrontISTR/Quake

地震動(地震波伝播)解析ソフトウェア
EduS/FrontISTR/Quake

~スーパーコンピュータで行われている最先端の解析技術をデスクトップ環境でご提供~

ご挨拶

震災によりお亡くなりになられました方々のご冥福をお祈り申し上げますとともに、被災された皆様、そのご家族の皆様に、心よりお見舞い申し上げます。被災地の一日も早い復興をお祈り申し上げます。
また、地震・災害への防災対策および被害軽減に向けて、科学技術計算の観点から弊社もより一層の努力をいたします。

What's new

2017.10.17  第37回地震工学研究発表会にて発表されました。(詳細)
2017.09.11  土木学会 第72回年次学術講演会にて発表されました。
2016.10.17  第36回地震工学研究発表会にて発表されました。(詳細)
2016.09.08  土木学会 第71回年次学術講演会にて発表されました。(詳細)
2016.03.12  Geophysical Journal Internationalに論文が掲載されました。(詳細)
2015.04.01  地表面や海底地形を考慮した解析が可能となりました
2015.03.23  第17回東京大学主催FrontISTR研究会で成果を報告しました
2014.09.11  土木学会 第69回年次学術講演会にて発表しました(詳細)
2013.12.03  第7回東京大学主催第7回FrontISTR研究会で成果を報告しました(詳細)
2013.09.06  電子情報通信学会 集積回路研究専門委員会(ICD) 第5回アクセラレーション技術発表討論会で成果を報告しました(詳細)
2013.06.07  イノベーション基盤シミュレーションソフトウェアの研究開発成果報告会で発表しました(詳細)
2013.05.21  日本地球惑星科学連合2013年度連合大会で成果が発表されました(詳細)
2012.11.20  地震動解析ソフトウェアEduS/FrontISTRを販売開始しました(詳細)

開発背景

地震動は、断層破壊や伝播経路の地盤特性、地下構造などさまざまな影響により、3次元的な増幅や減衰などを複雑に経た結果です。 そのため、地震の影響を考える場合には、これらの要因を総合的に考慮することが望まれます。

一般に断層面から発生した波動が観測点にまで到達する間の地質構造は複雑で、実地盤に対応した挙動を把握することは波数積分法や薄層法などでは不可能です。

複雑な断層形状や実際の地表面構造、地下構造、不均質地盤物性を考慮して解析を行うためには、 有限差分法や有限要素法のような数値解析技術を用いた定量的評価を可能とする包括的なシミュレーション技術が必要となります。 さらに近年では活断層や震源近傍への対応などさらなる性能の向上が期待されています。

しかし、従来はスーパーコンピュータや大規模クラスタマシンなどの環境でしか現実的な時間で解析を行うことは困難でした。 解析規模が大きくなるとモデル形状やメッシュの作成、地盤物性値の設定などにも時間がかかりました。

そこで弊社は、株式会社エデュサイエンス綜合研究所(以下EduScience社という)と業務提携し、 有限要素法をベースとしてEduScience社が独自に開発した地震動解析ソフトウェアEduS/FrontISTR/Quake(※)を販売・サポートすることとしました。

EduS/FrontISTRにより、公開されている地盤情報などを利用して、不均質断層滑りや地表面の地形、地下構造、不均質な地盤物性を考慮したモデルを短時間で作成し、 広範囲な地震の動的な挙動をデスクトップワークステーションで解析できるようになりました。


(※)EduS/FrontISTR/Quakeは、東京大学生産技術研究所革新的シミュレーション研究センターが実施した 文部科学省ITプログラムITプログラム「戦略的基盤ソフトウェアの開発」プロジェクト、 次世代IT基盤構築のための研究開発「革新的シミュレーションソフトウェアの研究開発」プロジェクト および「イノベーション基盤シミュレーションソフトウェアの研究開発」プロジェクトの成果をEduScience社が改良・開発し商品化したものです。

ソフトウェアの特長

  1. 3次元の複雑な地表面形状と地下構造に対応
    3次元有限要素法を用いることにより、地表面形状や地下構造を元の形状のままメッシュを作成し解析ができます。 独自開発のメッシュ生成ツールを用いて自動で数億メッシュの生成と領域分割が1時間程度で行えます。 S波速度に合わせてメッシュの粗密を調整できます。粗いメッシュと細かいメッシュの境界もスムースにつながるため、約5分の1~10分の1の解析規模で同等精度の計算が可能となります。 逆に、従来と解析規模が同じであれば、より高い周波数成分まで解析が可能です。

  2. 不均質な地盤物性を考慮可能
    防災科学技術研究所のJ-SHIS地盤構造モデル(工学的基盤から地震基盤)、Matsubaraモデル(地震基盤以深)をソルバーに取り込むことに成功しました。 日本全国、指定した領域を短時間でモデル化し、解析を行うことが可能です。 地盤の不均質性により生じる地震動の地域差を確認することが可能となります。

    jibanDB.png     密度(単位:kg/m3)       S波速度(単位:m/s)      P波速度(単位:m/s)

  3. 任意の震源モデルを扱うことが可能
    点震源だけでなく、複数の複雑な形状の断層、断層すべり破壊や震源モデルに対応しています。 断層面は下図に示すようにスプリット・ノード法(Melosh and Raefsky, 1981)を改良した独自の手法により断層すべり変位を任意に設定可能です。 断層の背景やアスペリティの数に制限はありません。 震源時間関数は、三角型、中村・宮武型、ユーザ定義型に対応しております。SMGAモデル、SPGAモデルにも対応可能です。

  4. danso_tokyo.png
  5. 高速かつ大規模並列計算に対応
    ソルバーのデータ構造やアルゴリズムを独自に改良したことにより、高速な計算が可能となりました。共有メモリ型、分散メモリ型の並列計算にも対応しています。 6コア程度の一般的なデスクトップワークステーションでも、数億自由度のモデル作成と解析が1日以内で可能です。 その上、クラスタマシンやAmazon AWS、スーパーコンピュータまで幅広い環境に対応しているため、解析規模の上限はありません。 並列計算の経験がない方でも、簡単に高速な計算が可能であり、さまざまな条件でパラメータスタディが可能です。 さらに、何百コアを利用しても追加のライセンス費用は不要です。

  6. ソースコードを保有しているため、柔軟なカスタマイズが可能
    細部にわたりソースコードを把握しているため、ご要望に応じて柔軟なカスタマイズが可能です。 ご研究や業務の興味やテーマに応じて、独自のモデル、新しい機能を組み込むことも可能です。

機能一覧

入力データ 断層形状、滑り時間関数、幾何形状、材質、拘束条件
要素種類 3次元4面体(テトラ)・5面体(ピラミッド・プリズム)・6面体(ヘキサ)、6面体無限要素
吸収境界 粘性吸収境界、無限要素
断層モデル 震源モデル(ダブルカップルの力対)と断層滑り変位入力を選択可能
SMGAモデル、SPGAモデルにも対応
解析モデル規模 ソフトウェア上の制限はなく、メモリに依存。(Linux環境でメモリ2GBに対し、150万節点(6面体)に対応可能)
断層形状と数 複数の複雑な断層形状、滑り変位分布、数を容易に対応可能
地下構造と地形 地下構造、地形を考慮可能。3次元4・5・6面体とプラミッド要素で複雑な構造形状のモデル化。
減衰タイプ 質量比例減衰、レイリー(Rayleigh)減衰
出力 任意地点の加速度・速度・変位の波形や時系列データ。地表面の震度分布。設計用入力地震動に必要な海底の変形やその時系列データ。その他ご要望に合わせ特別なデータ処理も可能

関連情報

  地殻変動解析ソフトウェア EduS/FrontISTR/Tecton


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