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用户介绍第67回
群马大学
大学院工学研究科 社会环境设计工学专业
Dept. of Civil and Environmental Engineering,
Graduate School of Engineering, Gunma University
http://www.ce.gunma-u.ac.jp/w3-admin_skd/index.html

从「大学(本科)」中心到「研究生院」中心的组织转换、高度化研究的需求
― 积极推进以地域活性化为资本的搭配


 此次介绍的是群马县国立大学法人「群马大学」。
从国立学校设置法以来49年,其前身包括旧制几所学校的学芸学部・医学部・工学部,在新制下合并成立了新型综合大学。之后经过组织的变更・扩充,目前设置有教育学部・社会信息学部・医学部・工学部,4个学部,此外作为研究生院・专门学科,还另设有教育学研究科・社会信息学研究科・医学系研究科・工学研究科及特殊教育特別专业科。
  基于此背景,校区也分布在荒牧地区、昭和地区(均位于前桥市内)、桐生地区(桐生市内)三个地区。此次我们将聚点汇聚在该校位于桐生地区的「大学院工学研究科社会环境设计工学专业」。

  兼任该专业,同时也是群马大学副工学研究科长鹈饲恵三教授,以他为中心,开发出了FORUM8的「UC-1 地质解析系列」的核心解析理论、及其各类解决方案。于此同时作为用户,该专业多个研究室也购买了FORUM8的「UC-win/Road」「弾塑性 地质解析(GeoFEAS)」「地质的动力有効应力解析(UWLC)」「3维浸透流解析(VGFlow)」「UC-win/WCOMD」 等产品。
  这里,我们从同专业的研究、授课及相关软件的实际应用的角度出发,对地质工学研究室的鹈饲恵三教授和蔡飞助教、流域环境学研究室的松本健作助教和同专业2年生配岛俊一先生、混凝土研究室的半井健一郎讲师,等5人进行了采访。


■研究领域从「建设工学」专为「社会环境设计工学」烙上了时代的烙印
  「我们所属的专业『群马大学大学院工学研究科』,其前身是从『群马大学工学部』演变而来的」。

  随着科学技术的进步,或者说大学在社会中的作用逐步发生变这一背景之下,群马大学在今春对以往的组织进行了大幅改制。揭示了(1)形成世界 领先的独创研究据点 (2)担负先端的科学・技术,育成国际化活跃人材 (3)地域联合、产官学联合、基于国际交流贡献社会 ―这样三个目标。实际上与以前相比,该大学工学部选择升入研究生院的学生有了显著增加,近年来更是超过了6成以上。为此,作为高度教育・研究需求的前提,体制也要寻求变化。以往以大学(本科)为中心的组织结构,从07年4月起改为以研究生院作为基础组织。

 与此同时,新体制下「建设工学科」也作为「社会环境设计工学专业」再编。这里已经不单是停留在使用材料制作构造物的「建设」 ,构造物的形态、组成结构,或者说在城市规划中的活用、防灾,甚至是整体的环境均包含在研究范围内。为此,鹈饲恵三教授将其称为、研究 的实际形态与时代一起变化,此次的更名可以说是与时并进。

 此外,鹈饲恵三教授原本担任的「副工学部长」之职也继承为「副工学研究科长」。「副工学部长」的位置则由其他负责入试的专人担任。加之,根据学校教育法的一部分修改(07年4月1日施行 ),「助教授」要将工作重心偏向研究,转型为「准教授」。在支援教授们的同时,还要负责所属所属组织运营的日常业务,从「助手」中分离出来,新设为「助教」在研究的同时担任一部分的教育职务。



■ 各研究室搭配与多种多样的数値解析方法

 首先「地质工学研究室」的鹈饲恵三教授作为滑坡的专家,目前主要从事地震时土砂开始崩塌的研究。展开此课题契机是04年发生的新泻县中越地震。对其自身不清楚的类似的例子,在得知大规模加之多数的土砂崩塌发生在山区后,开始灾害调查。对至今仍未研究得十分透彻的地震时斜面的崩坏的机械装置做了较彻底的分析,并将其体系化,研究的详细内容预定在今后进行发表。

 另一方面,蔡飞助教也潜心致力于建立在地质的数値解析基础上的滑坡防止、液态化、浸透流解析等研究。

 如前所述鹈饲恵三教授和蔡飞助教,以及若井明彦准教授,在该研究室的FEM(有限要素法)在地质解析中的利用相关的研究成果的基础上,开发出了构成「UC-1 地质解析系列」的「UWLC」「三维滑坡斜面安定解析LEM 3D」「VGFlow」「GeoFEAS」等引擎。将其嵌入到FORUM8的前・后处理,并作为产品化提供。蔡飞助教更是将其作为工具,不断升级软件的功能,并在自身的研究工作中积极运用。特别是「GeoFEAS」这款通用软件,为了用户根据操作手册便加容易,在教学使用上也关注其利点。

 在「流域环境学研究室」,以小叶竹重机教授为中心的水文学、或清水义彦准教授为中心的河川工学等领域,致力于防災、环境相关问题的研究。研究中使用了GIS(地理信息系统)、数値模拟方法、并与河川堤防的安全检测・系统等的开发相结合,这些便是松本健作助教的研究方法。以此为契机,学生们根据用途,最初以FORTRAN,进而C++、Java、BVA、HTML等,目标是将来能对应多样的计算机语言环境。

 「『VGFlow』导入的契机,是通过运用非构造格子的数値模拟,进行泛滥解析」。原本水的领域中基于构造格子为基础的手法是主流。并且,决堤的河川浸水区域覆盖范围广,数量膨大的非构造格子一个一个通过手工作业来切割成任意形状,成为了极大地制约。为此,当初便把着眼点放在了如何简单生成网格的工具上(「VisualFEA」功能)。

 实际参与使用「VGFlow」作成非构造格子的配岛俊一氏更是高度评价了,泛滥解析中自由编辑节点数等软件功能。下下来,在效率化方面提出了更高的需求。另一方面,解析结果的输出上,目前是通过GIS上的2维可视化。例如,从3维显示的观点来看,松本健作助教对将来与「UC-win/Road」的数据共享充满了期待。

 再者,在「混凝土研究室」主要进行实验、数値解析中占重要位置的混凝土材料・施工・构造等相关的研究。目前,该研究室占主导地位的课题之一便是膨胀混凝土(化学预应力・混凝土)的性能评估。对此,以辻幸和教授为中心专心致力其研究30年以上。此外,与数値解析相结合,作为课题放射性废弃物的地层处分相关联,半井健一郎讲师与辻幸和教授一起,精心致力于混凝土构造物的超长期耐久性及其促进对于实验的研究。「尤其是牵涉到类似放射性废弃物的处理等数万年单位的课题,通过数値解析模拟的分析手法是不可欠缺的」。

 诸如此类,也运用「UC-win/WCOMD」进行各种实验的实施和讨论。半井健一郎讲师直到去年8月,于东京大学・混凝土研究室在籍,参与了该软件的引擎部分程序的开发,与这个项目很有渊源。为此,他以亲身经历评价该了「UC-win/WCOMD」的前后处理部分「操作非常方便」。作为单体软件,软件自身拥有良好的性能,作为学生实验前的检验、或者实验后帮助理解现象等方面均可得到广泛应用。「因为前・后处理做得非常好,个人感觉作为教学用的工具软件也是一个很好的选择」
▲地质研究室・鹈饲恵三教授(右)、
  蔡飞助教(左)

▲群马大学 桐生校区同窗纪念会馆

▲混凝土研究室・半井健一郎讲师

▲流域环境研究室・松本健作助教(左)
  配岛俊一氏(右)

▲泛滥流域图

▲泛滥解析网格图 (VGFlow)

■ 致力于地域活性化及3D・VR的新需求

 在以往的研究并行的基础上,鹈饲恵三教授把研究生院所標榜的地域联合・产官学联合的具体化,作为新的研究对象纳入了视野,开始着手「花制栅栏」的普及和由此带来的地域活性化。具体到,将县产杉皮活用,燃烧土壤作成25㎝×25㎝(厚4㎝)的垫子状(「花垫」)。分别将其放入笼中,并将笼设置成专用的格子并配以花饰而成的栅栏。「根据农水省高度化事业的一环,本着以东京都为开发中心的考虑,我们便是将早日将其实现作为努力目标的」。

 包含土壤开发在内所有县内地场产业都鼎立配合,在客服了重重错误,终于在今年1月完成了最初的具体案例。在体现了课题的基础上,栅栏连绵30m作为「花之壁面艺术展示」,在该大学院工学研究科主办的「地球日 in 桐生」(4月21日召开)中初次公开。并预定在08年3月~6月「第25回全国都市绿化群马展区」中以更大规模,面向全国推广。

 「什么样的花,在作为会场的市内街道上如何展示,会有怎样的效果」。将这些事前进行模拟是鹈饲恵三教授导入「UC-win/Road」的出发点。此次,虽然准备工作受到了诸多限制,但我切身感受到了,3次元VR(虚拟现实)・CG(计算机图像)数据作成的优点及効果。

 伴随IT(信息技术)的高度化・通用化,各类事物的应用都变得可能,鹈饲恵三教授在如此评价的同时,也对其活用可能性抱以期待。

 「只是,我想正因为如此,需要经常与现实中发生的现象做对比,在验证其方法是否正确的过程中,也有必要留意自身的发展推进。」


 最后,向在繁忙的工作中对采访予以协助的有关人员表示衷心感谢。


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▲通过UC-win/Road作成的 「花之壁面艺术展示」 花垫的模拟



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