目 次 VCADによる 地 殻 構 造 モデリング 宮 村 倫 司, 金 井 崇 CHIKAKUシステムの 紹 介 システムの 概 要 西 南 日 本 地 殻 構 造 の 六 面 体 メッシュ 生 成 VCADによる 地 殻 構 造 モデリング CHIKAKU CADにより 生 成 された 形 状 データ の 読 み 込 み 縮 退 六 面 体 を 用 いた 接 触 解 析 P 波 速 度 データのV-CATによるボリューム 化 理 化 学 研 究 所 における 地 球 シミュレータ 応 用 ソフトウェア 開 発 - CHIKAKUプロジェクト(1997-2002) - 1. 地 殻 変 動 予 測 専 用 のCHIKAKU DB / CAD 2. 日 本 原 子 力 研 究 所 との 共 同 研 究 (CHIKAKU MESH) 3. 地 震 発 生 および 地 震 波 伝 播 予 測 のための 有 限 要 素 法 並 列 ソフトウェア 開 発 (CHIKAKU STATIC / DYNAMIC) http://www.riken.go.jp/lab-www/chikaku/ CHIKAKUシステムの 概 要 CHIKAKU DB CHIKAKU CAD CHIKAKU MESH Partitioner GeoFEM dislocation 解 析 モジュール GeoFEM Pre/Post Viewer/Editor またはAVS 全 体 の 処 理 フロー ポイント グリッドデータの 管 理 編 集 表 示 サーフェス ソリッドデータの 作 成 集 合 演 算 仕 切 り 平 面 仕 切 り 立 体 導 入 六 面 体 マップトメッシュの 作 成 参 考 文 献 : Takashi Kanai, Tomoshi Miyamura, Yoshio Oishi, Akitake Makinouchi: "CHIKAKU DB/CAD: A System for Modeling 3D Tectonic Structure", Computer-Aided Design and Applications (Proc. CAD'05 Conference, Bangkok, Thailand, 20-24 June, 2005), Vol.2, Nos.1-4, pp.403-410, 2005 CHIKAKU DB 観 測 データの 表 示 震 源 データから 切 断 面 上 のプレート 境 界 形 状 を 作 成 ( 点 から 線 ) ポイントデータを 補 間 してグリッドデータ 作 成 ( 点 から 面 / 線 から 面 ) グリッドデータのスムージング CHIKAKU CAD 用 グリッドデータの 出 力 < 動 作 環 境 > サイバネットシステム 社 の MATLAB Ver6 以 降 で 動 作 1
CHICAKU CAD 対 象 エリアの 直 方 体 ソリッドを 作 成 グリッドデータをパラメトリック 曲 面 に 変 換 曲 面 のオフセット 処 理 仕 切 り 面 仕 切 り 立 体 の 作 成 ( 六 面 体 で 構 成 される 非 構 造 メッシュを 作 成 するため) CHIKAKU MESH 日 本 原 子 力 研 究 所 で 開 発 マップトメッシュ 型 の 六 面 体 メッシュジェネレータ CHIKAKU CADが 出 力 するIGES5.3の 読 み 込 み 接 触 面 ( 二 重 節 点 )を 定 義 今 回 は 接 触 面 なし 歪 んだ 要 素 の 発 生 を 防 ぐため,CHIKAKU CADでソリッドを 修 正 ( 仕 切 り 板 と 仕 切 り 立 体 ) IDEASのユニバーサルファイル 形 式 でのデータ 出 力 集 合 演 算 (ソリッドを 曲 面 で2 分 割 ) ソリッドデータをIGES5.3で 出 力 < 動 作 環 境 > 精 密 形 状 処 理 研 究 所 の 曲 面 操 作 ライブラリ GHL を 使 用 CHIKAKU MESHの 操 作 ブロック 別 単 独 処 理 全 ブロック 一 括 処 理 (1) IGESファイル 読 込 み (2) ブロック 定 義 ( 格 子 データ 生 成 ) (3) 四 辺 形 の 端 点 指 定 (4) 稜 線 格 子 の 生 成 (5) 面 上 格 子 の 生 成 (6) 面 の 一 体 化 (7) 立 体 格 子 の 生 成 (8) IJK 軸 向 き 統 一 (9) 境 界 面 設 定 (10) 境 界 面 で 変 位 面 圧 設 定 (11) 物 性 値 番 号 設 定 (12) 全 ブロックのIGESファイル と 格 子 データを 読 込 み 合 体 (13) ブロック 間 接 触 面 の 重 複 節 点 の 削 除 (14) 再 分 割 (15) ユニバーサルファイル 出 力 CHIKAKUシステムによる 西 南 日 本 全 域 の 地 殻 構 造 の 六 面 体 メッシュ 生 成 地 球 シミュレータ, 固 体 地 球 分 野, 複 雑 断 層 系 の 地 震 発 生 過 程 シミュレーション プロジェクト 対 象 とする 領 域 断 面 の 模 式 図 2
コンラッド 面 とモホ 面 のグリッドデータ フィリピン 海 プレート 上 面 のグリッドデータ 出 典 : 古 村 孝 志 氏 ( 東 大 地 震 研 )が 下 記 データから 作 成 したもの Zhao et al. (1992) Seismic velocity structure of the crust beneath the Japan Islands, Tectonophysics, V212, 289-301. 出 典 :CAMP Standard Model Version 1.0 Hashimoto, C., Fukui, K., and Matsu'ura, M., 3-D modelling of plate interfaces and numerical simulation of long-term crustal deformation in and around Japan, Pure and Applied Geophysics, in press, 2004. 対 象 エリアの 直 方 体 ソリッド コンラッド 面 とモホ 面 のサーフェス コンラッド 面 モホ 面 ダミー 部 分 フィリピン 海 プレート 上 面 下 面 のサーフェス 西 南 日 本 地 殻 モデルのソリッド 上 面 下 面 フィリピン 海 プレート 上 部 地 殻 下 部 地 殻 ダミー 部 分 ( 一 部 加 工 したフィリピン 海 プレート 上 面 を-30kmオフセット 処 理 したもの) 仕 切 り 立 体 ( 緑 色 のソリッドを 六 面 体 にするために 導 入 ) 南 側 上 部 マントル (ChikakuMESHで 隣 接 ソリッドの 共 有 面 上 の 格 子 形 状 を 一 致 させるため コンラッドとモホ のダミー 面 で3 分 割 している) 北 側 上 部 マントル 3
フィリピン 海 プレートのソリッドデータ ブロック 分 割 フィリピン 海 プレート (ChikakuMESHで 隣 接 ソリッドの 共 有 面 上 の 格 子 形 状 を 一 致 させ るため コンラッドとモホのダミー 面 で3 分 割 している) 各 ブロックの 座 標 系 (それぞれ 位 相 的 には 六 面 体 ) IGESファイル 読 込 み 北 側 上 部 マントルの 稜 線 格 子 北 側 上 部 マントルの 面 上 格 子 4
北側上部マントルの立体格子 JK面 北側上部マントルの立体格子 IJ面 北側上部マントルの立体格子 IK面 西南日本地殻モデルの立体格子 西南日本地殻モデル中央部の立体格子 フィリピン海プレート下面に対応する立体格子 5
長 軸 方 向 に 三 分 割 したモデル 六 面 体 メッシュ 生 成 は 手 作 業 で あり, 非 常 に 多 くの 作 業 時 間 が かかっている! CHIKAKU CADのIGESのVCAD Ver. 2.xへの 読 み 込 み VCADによる 地 殻 構 造 モデリング CHIKAKU CAD Rhinoceros ( 商 用 ソリッドモデラー) CATIA surfacesオプショ ンで 出 力 VCAD 別 のプレートの 読 み 込 み CHIKAKU CADのVOBJ 生 成 機 能 (VCAD ver. 3.x 対 応 ) VCAD ver. 3.xよりIGES 読 み 込 み 機 能 が 廃 止 され, 形 状 データはVOBJ 形 式 ( 法 線 付 三 角 形 ポリゴン)と なった CHIKAKU CAD VOBJ ファイル CHIKAKU CADより 直 接 VOBJ 形 式 のデータを 出 力 VOBJ ->VCAR 変 換 VCAR ファイル Viewer 表 示 6
CHIKAKU CADのVOBJ 生 成 機 能 (VCAD ver. 3.x 対 応 )( 続 き) 縮 退 六 面 体 を 利 用 したメッシュ V-CADの 境 界 セルを 縮 退 六 面 体 により 要 素 分 割 凸 形 状 なら 中 心 に 節 点 を 発 生 させれば, 四 角 錐, 三 角 錐 により 分 割 できる CHIKAKU CAD VCAD 既 往 の 研 究 : 樫 山 等 ( 流 体 解 析,マーチングキューブス 法 を 利 用 ) 境 界 セルの 修 正 三 角 形 のスワップ cutting point boundary of a cell swap position of shared edge in order to make convex surface Surface triangle 凸 形 状 に 変 換 する 表 面 の 三 角 形, 四 角 形 の 生 成 - 切 断 パターンの 分 類 - 表 面 の 三 角 形, 四 角 形 の 生 成 例 * * * 切 断 点 セル 頂 点 7
地 殻 構 造 の 接 触 問 題 への 応 用 解 析 例 ソリッドを 曲 面 で 分 割 接 触 する 二 つの 物 体 ほぼ 同 じ 形 状 の 境 界 セル ( 切 断 点 位 置 もほぼ 同 じ) 生 成 される 縮 退 六 面 体 の 節 点 配 置 もほぼ 同 じ 節 点 対 節 点 接 触 モデル 1,654,453 要 素,1,073,779 節 点 節 点 対 節 点 の 接 触 面 に 垂 直 な 方 向 のみMPCにより 拘 束 離 脱 判 定 はなし 摩 擦 なし 共 役 射 影 勾 配 法 による 求 解 P 波 速 度 データのV-CATによる 処 理 愛 媛 大 学, 趙 大 鵬 先 生 により 提 供 された3 次 元 P 波 速 度 データのモノク ロビットマップファイル 化 V-CAT(RVエディタへ の 読 み 込 み) このボリュームデー タの 利 用 方 法 は? まとめ 地 震 発 生 過 程 の 解 析 複 雑 な 自 然 物 のモデリングが 必 要 CHIKAKUシステムとVCADの 連 携 VCADによる 形 状 モデリング 縮 退 六 面 体 メッシュ( 接 触 問 題 に 使 えるか?) V-CATの 利 用 VCADが 計 算 モデルの 作 成 や 計 算 結 果 の 処 理 のための 基 盤 ツールとなることを 期 待 したい 8