大型結(jié)構(gòu)三維地震反應(yīng)分析并行計算方法研究.pdf

1、隨著科學(xué)技術(shù)的快速進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)條件的迅速改善，世界各地對大型結(jié)構(gòu)的需求越來越多。對這些大型結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震反應(yīng)分析時，存在兩個科學(xué)技術(shù)上的挑戰(zhàn)：
　　 (1)結(jié)構(gòu)有限元模型的單元數(shù)和自由度數(shù)巨大；
　　 (2)該類結(jié)構(gòu)受高階振型影響較大，需要建立高階的求解方程。
　　 并行計算技術(shù)的出現(xiàn)，為順利的求解該類型結(jié)構(gòu)，確保計算精度，提供了很好的方法和手段。本研究利用并行計算技術(shù)，研究了大型結(jié)構(gòu)的地震反應(yīng)分析方法。研究內(nèi)容主要

2、包括以下幾個方面：
　　 1.深入研究了區(qū)域剖分方法的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對部分方法編制了C/C++程序并進(jìn)行區(qū)域剖分效果的對比，分析了各個方法的優(yōu)缺點及適用范圍。
　　 2.對各種區(qū)域分解算法進(jìn)行了深入的研究，分析總結(jié)了各種常用算法的優(yōu)缺點。
　　 3.專門對子結(jié)構(gòu)分析方法進(jìn)行了研究，編制了相應(yīng)的C/C++程序，并利用ANSYS作前處理器，得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)剛度矩陣和荷載矩陣后，對二個單元和四個單元的簡單懸臂梁進(jìn)行了試

3、驗性并行計算算法的研究，此方法的詳細(xì)研究為后續(xù)方法的研究奠定了基礎(chǔ)。
　　 4.詳細(xì)研究了BDD(Balancing Domain Decomposition)方法，BDD方法是一種子結(jié)構(gòu)方法，其主要是把結(jié)構(gòu)分成若干個子區(qū)域，每個子區(qū)域分成區(qū)域與區(qū)域間的邊界節(jié)點和剩余的內(nèi)部節(jié)點，每個子區(qū)域首先進(jìn)行自由度靜力凝聚，形成界面節(jié)點自由度方程。然后應(yīng)用BDD預(yù)處理子的預(yù)處理共軛梯度法求解各個界面方程，在求解過程中要交換界面之間的信息，最

4、終得到各個節(jié)點的位移和應(yīng)力情況。
　　 5.基于區(qū)域分解算法對結(jié)構(gòu)的靜力和動力問題進(jìn)行了并行計算方法研究，在進(jìn)行大型結(jié)構(gòu)的動力并行計算分析時，利用Newmark-β法對時間離散化積分。對于動力分析，基于ADVENTURE編制了并行計算程序，實例證明，編譯的程序可以用于大型結(jié)構(gòu)的動力并行計算分析。
　　 6.基于區(qū)域分解算法對靜力非線性和動力非線性有限元進(jìn)行了并行計算方法的研究，在非線性方程求解中，在每個荷增量步內(nèi)采用了牛