大型結(jié)構(gòu)三維地震反應(yīng)分析并行計(jì)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(duì)大型結(jié)構(gòu)的需求越來(lái)越多。對(duì)這些大型結(jié)構(gòu)進(jìn)行地震反應(yīng)分析時(shí)，存在兩個(gè)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(jì)算技術(shù)的出現(xiàn)，為順利的求解該類型結(jié)構(gòu)，確保計(jì)算精度，提供了很好的方法和手段。本研究利用并行計(jì)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?jī)?nèi)容主要

2、包括以下幾個(gè)方面：
　　 1.深入研究了區(qū)域剖分方法的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀，對(duì)部分方法編制了C/C++程序并進(jìn)行區(qū)域剖分效果的對(duì)比，分析了各個(gè)方法的優(yōu)缺點(diǎn)及適用范圍。
　　 2.對(duì)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(diǎn)。
　　 3.專門(mén)對(duì)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(duì)二個(gè)單元和四個(gè)單元的簡(jiǎn)單懸臂梁進(jìn)行了試

3、驗(yàn)性并行計(jì)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(gè)子區(qū)域，每個(gè)子區(qū)域分成區(qū)域與區(qū)域間的邊界節(jié)點(diǎn)和剩余的內(nèi)部節(jié)點(diǎn)，每個(gè)子區(qū)域首先進(jìn)行自由度靜力凝聚，形成界面節(jié)點(diǎn)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(gè)界面方程，在求解過(guò)程中要交換界面之間的信息，最

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