2025/03/20 更新

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フクモト ユタカ
福元 豊
FUKUMOTO Yutaka
所属
環境生命自然科学学域 准教授
職名
准教授
連絡先
メールアドレス

学位

  • 博士(農学)

研究キーワード

  • Particle-based methods

  • Computational geomechanics

研究分野

  • 社会基盤(土木・建築・防災) / 地盤工学

  • 環境・農学 / 地域環境工学、農村計画学

学歴

  • 京都大学   Graduate School of Agriculture   Division of Environmental Science and Technology

    2012年4月 - 2015年3月

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  • 京都大学   Graduate School of Agriculture   Division of Environmental Science and Technology

    2010年4月 - 2012年3月

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  • 京都大学   Faculty of Agriculture   Faculty of Agriculture

    2006年4月 - 2010年3月

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経歴

  • 岡山大学   学術研究院 環境生命自然科学学域   准教授

    2024年12月 - 現在

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  • 長岡技術科学大学   技学研究院 環境社会基盤系   准教授

    2022年4月 - 2024年11月

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  • 長岡技術科学大学   技学研究院(環境社会基盤工学専攻)   准教授

    2020年4月 - 2022年3月

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  • 長岡技術科学大学   技学研究院(環境社会基盤工学専攻)   助教

    2015年4月 - 2020年3月

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  • 日本学術振興会   特別研究員   DC1

    2012年4月 - 2015年3月

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所属学協会

委員歴

  • 農業農村工学会 研究委員会 委員  

    2024年12月 - 現在   

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  • 産学官テーマ推進委員会(真柄建設株式会社) 委員  

    2024年9月 - 現在   

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  • IWACOM-IV, Co-Organizer of OW8 (Advances in geotechnical engineering)  

    2024年9月   

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  • 第67回理論応用力学講演会 実行委員会 委員  

    2023年11月 - 2024年9月   

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  • 新潟県土木部・交通政策局 総合評価アドバイザー 委員  

    2022年4月 - 2025年3月   

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論文

  • 実問題への適用② ~粒子流体連成・土石流・洗掘~(個別要素法による地盤材料のモデリングとその応用 第7回) 査読

    中田幸男, 福元 豊, 堀口俊行, 岩本哲也

    地盤工学会誌(Web)   73 ( 3 )   55 - 66   2025年3月

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  • Investigating rock particle breakage using 3D coupled peridynamics-discrete element method: Emphasis on local surface features 査読

    N. S.S.P. Kalyan, Yutaka Fukumoto, Ramesh Kannan Kandasami

    Engineering Fracture Mechanics   312   2024年12月

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    掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    Individual particle breakage within rock-based granular medium profoundly influences the overall macro-scale behavior of the assembly, with the strength being notably impacted by particle morphology and surficial features. However, the widely used numerical methods often oversimplify the realistic morphology, resulting in unrealistic particle breakage simulations. The current study addresses the limitation by specifically investigating the influence of local surface geometry on particle strength and breakage patterns. X-ray Computed Tomography (CT) images of particles were used to obtain the realistic geometry and Voronoi Parallel Linear Enumeration (VPLE), a morphology-preserving surface generation strategy was introduced to capture the complex surficial features. A coupled peridynamics-discrete element framework was proposed to simulate the breakage of individual rock based aggregates. The numerical framework was validated with Brazilian tests on basalt rock cores, and a rigorous comparison was made against other finite-discrete element methods. The study explores different extremes of particle morphology, considering the presence and absence of concavities in the breakage simulations. Robust computational geometry pipeline was employed to measure contact area and local radius of curvature during the breakage. The findings highlight that the concave features, along with the contact curvature significantly reduce the particle strength (≈40%) as opposed to the convex particle variants exhibiting higher strength. The presence of sharp surficial features led to multiple failure mechanisms, including initial asperity crushing and subsequent splitting failure. The present work strongly emphasizes the importance of considering realistic particle geometry in numerical simulations of granular materials undergoing crushing.

    DOI: 10.1016/j.engfracmech.2024.110585

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  • プログラミングで学ぶ一次元個別要素法(個別要素法による地盤材料のモデリングとその応用 第2回) 査読

    福元 豊, 内藤直人

    地盤工学会誌(Web)   72 ( 10 )   58 - 66   2024年10月

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  • 原子核乾板を用いた宇宙線イメージング技術による河川堤防の観測 査読

    北川暢子, 森島邦博, 福元豊, 安田浩保

    地盤工学会誌(Web)   72 ( 1 )   24 - 28   2024年

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  • Modified ultimate bearing capacity formula of strip footing on sandy soils considering strength non-linearity depending on stress level 査読

    Iqbal, T, Ohtsuka, S, Isobe, K, Fukumoto, Y, Kaneda, K

    Soils and Foundations   63 ( 3 )   1 - 15   2023年6月

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    記述言語:英語   掲載種別:研究論文(学術雑誌)  

    DOI: 10.1016/j.sandf.2023.101325

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MISC

  • X-FEMを用いた繰返し円弧による地震時残留変形量解析

    新保泰輝, 竹中陽奈, 渡邊直人, 福元豊

    地盤工学研究発表会(Web)   59th   2024年

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  • 砂質地盤上基礎の鉛直偏心荷重と傾斜荷重に対する限界荷重曲面

    安藤康介, IQBAL Tahir, 大塚悟, 福元豊

    地盤工学研究発表会(Web)   59th   2024年

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  • 土のような脆弱固体材料に対する新しい直接引張試験方法の提案

    福原涼斗, 堀越晟冶, 原澤由展, 福元豊, 高田晋, LE Ngoc Bao, 中西晃, 柳浦良行, 新保泰輝

    地盤工学研究発表会(Web)   59th   2024年

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  • 屈曲度に着目した粒状多孔質体中の流れの可視化計測

    渡邉尚幸, 山本七輝, 福元豊, 大塚悟

    地盤工学研究発表会(Web)   59th   2024年

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  • 透明土を用いた攪拌羽根の回転による流動状態の可視化計測実験

    陳剣, 福元豊, 渡邉尚幸, CHERXIONG Laolue, 杉山博一, 西琢郎, 吉河秀郎, 齋藤亮

    土木学会全国大会年次学術講演会(Web)   79th   2024年

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講演・口頭発表等

  • 土の基本的性質と浸透 招待

    金澤伸一, 福元 豊

    地盤工学会北陸支部 令和6年度土質力学講座(初級~応用レベル)第1回  2024年 

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  • Coupled Peridynamics-DEM for post-fracture behavior and its application to fragile material like soil 招待

    Yutaka Fukumoto

    IWACOM-IV  2024年 

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  • 地域環境科学特別講義II 招待

    福元 豊

    2024年度前期集中講義(京都大学農学研究科)  2024年 

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  • 浸透 招待

    福元 豊

    地盤工学会北陸支部 令和4年度土質力学講座(初級~応用レベル)第4回  2023年 

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  • 土木工学における粒子計算モデルの適用事例の紹介:城郭石垣の地震時安定性の評価 招待

    福元 豊

    地盤工学会北陸支部「現場技術者のための土質力学:第6回」講習会  2019年 

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受賞

  • 第27回計算工学講演会 若手優秀講演フェロー表彰

    2022年11月   日本計算工学会  

    福元 豊

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  • 令和3年度地盤工学会 北陸支部論文賞

    2022年4月   地盤工学会北陸支部  

    福元 豊

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  • 第56回地盤工学研究発表会 優秀論文発表者賞

    2021年9月   地盤工学会  

    福元 豊

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  • 第53回地盤工学研究発表会優秀論文発表者賞

    2018年9月   地盤工学会  

    福元 豊

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  • 平成28年度地盤工学会論文賞(英文部門)

    2017年6月   地盤工学会  

    福元 豊,吉田 順,阪口 秀,村上 章

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共同研究・競争的資金等の研究

  • 3次元地震応答亀裂進展解析が紐解く開口亀裂とすべり破壊による盛土の複合破壊機構

    研究課題/領域番号:24K07672  2024年04月 - 2027年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    新保 泰輝, 福元 豊

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    配分額:4550000円 ( 直接経費:3500000円 、 間接経費:1050000円 )

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  • 広域高解像度に対応した亀裂進展解析手法による地震時地盤破壊シミュレーション

    研究課題/領域番号:jh240006  2024年04月 - 2025年03月

    JHPCN  公募型共同研究 

    福元豊, 河村知記, 藤田 達大, 越野亮, Duttine Antoine,他学生

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  • 透明地盤を用いた攪拌羽根の回転による地盤挙動の可視化観測

    2023年 - 2024年

    受託研究(清水建設株式会社 技術研究所) 

    福元 豊

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  • 地盤材料の複合的な劣化機構に迫る「亀裂/細粒化/浸透」をつなぐ粒子型モデリング

    研究課題/領域番号:22K04307  2022年04月 - 2025年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    福元 豊, 新保 泰輝

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    本研究の目的は,地盤材料が劣化する過程をマルチフィジックスな視点で捉えることで,その発生・進行要因の定量的な分類と整理を可能とすることである.とくに,亀裂,細粒化,浸透の3つの現象に着目し,土質試験と模型実験で得られた結果を踏まえて,亀裂-流体-粒状体を同時に考慮できる数値計算モデルを構築する.その過程で,課題A)「亀裂/細粒化」の粒子型モデリング,課題B)「細粒化/浸透」の粒子型モデリング,課題C)「亀裂/細粒化/浸透」の粒子型モデリングに取り組む.その結果,今年度は以下のような成果がそれぞれ得られた.
    課題Aについて,透明砂による模型実験では,異なる粒径を持つ土粒子の層境界部における浸透流の直接的な観察方法を新たに構築した.多孔質体の輸送特性を表す指標の1つである水理的屈曲度と幾何的屈曲度に着目した分析の結果,層境界部とその他の領域では両指標の関係に違いが見られることがわかった.
    課題Bについて,締固め粘土を用いた模型実験では,初期亀裂を持つ円柱形状の供試体に対して間接引張試験を実施した.初期亀裂角度と引張強度,亀裂形状の関係を主に調べた.また,次年度以降に実施するための三点曲げ試験機を新たに作成した.一方,数値計算モデルの開発では,Peridynamics法と個別要素法を連成した,破壊後の挙動まで取り扱うことができる数値計算モデルの検討を進めた.さらに,点載荷を受ける円柱供試体内の応力分布が理論解と一致することを確認したほか,上述した模型実験の再現計算を実施した.

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  • 河川堤防のミューオンイメージング:非破壊探査方法の革新と水―土の力学の深化

    研究課題/領域番号:21H05087  2021年08月 - 2024年03月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  学術変革領域研究(B)

    福元 豊, 安田 浩保, 北川 暢子

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    配分額:18070000円 ( 直接経費:13900000円 、 間接経費:4170000円 )

    本研究では,原子核乾板を用いたミューオン計測技術に基づいて河川堤防に対する新しい非破壊探査方法を構築する(研究A:非破壊探査方法の革新)とともに,得られた計測結果と数値解析モデルを組み合わせて堤防盛土における水-土の力学への理解を深める(研究B:水-土の力学の深化)ことを計画している.今年度は以下のような成果がそれぞれ得られた.
    研究Aでは,2021年9月の研究開始以降,新潟県内の河川堤防において複数回の現地計測を実施した.また,ミューオンの検出器として用いる原子核乾板を樋管内に設置するための専用器具を開発した.今回選定した計測地点の1つでは樋門の施工時に堤体断面の土質構成が調査されているため,今後は計測結果との照合を行う予定である.
    研究Bでは,堤防盛土の経年劣化の要因となりうる浸透破壊や亀裂進展に関する数値解析手法を高度化した.浸透破壊に対するモデル開発では,格子ボルツマン法と個別要素法を連成したLBM-DEMによって,模型装置の寸法で浸透流と土粒子の両方に対する直接計算が可能であることを示した.また,亀裂進展に対するモデル開発では,地盤中で亀裂や破砕が蓄積する状況を扱う方法として,Peridynamicsと個別要素法を組み合わせたPD-DEMを提案し,検討中である.

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