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《东北大学》 2005年
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三维进化弹塑性并行有限元反分析系统研究

茹忠亮  
【摘要】:随着国家基础建设的不断发展,越来越多大型、超大型岩土工程相继上马,这些工程不仅规模越来越大,而且其复杂程度也越来越高。传统的基于单机的有限元求解不仅面临着超大的自由度,而且还涉及到复杂的非线性本构关系,计算时间长、精度低已经成为人们不得不面对的一个问题。 区域分解算法是在并行机上求解偏微分方程数值解的一种方法。该方法先将偏微分方程求解区域划分为若干个子区域,然后在各个子区域并行求解。随着计算机及网络技术的发展,组建PC机联网的计算机群为人们提供了一个高效率的并行计算平台。本文在此背景下,对如何充分利用现有的计算资源,获得高效的有限元计算效率进行了研究。围绕这一问题,开展了以下几个方面的研究: 1) 结合区域分解算法的特点,引入锚固组合单元来模拟岩土工程中锚杆的加固效果,采用虚拟单元法模拟岩土工程开挖过程,结合大型稀疏矩阵方程组的并行共轭梯度算法,编制了基于Windows操作系统,适用于PC机群的岩土工程并行有限元计算程序。 2) 结合遗传算法和区域分解并行有限元算法,设计了进化并行有限元反分析算法,计算采用主—从并行模式,可根据测点的位移监测信息快速反演岩体的力学参数。 3) 并行程序开发采用面向对象的方式,其中包含了单元、材料、荷载、求解器、遗传算法等有限元类库,通过类库的管理可以方便地对程序进行维护和扩充。 4) 对水布垭电站尾水洞开挖断面锚固效果进行了并行有限元计算,分析了锚杆的加固效果及并行加速比;水布垭电站尾水洞阶段施工开挖工程计算规模大(百万单元)、开挖步多(20步),通过对其进行三维并行弹塑性分析,实现了在PC机群上完成海量计算的目的;最后对水布垭地下厂房岩层参数进行了并行反演计算。
【学位授予单位】:东北大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2005
【分类号】:TU452

【引证文献】
中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 付朝江;集群MPI环境下有限元结构分析并行计算研究[D];上海大学;2006年
中国硕士学位论文全文数据库 前1条
1 王军祥;基于差异进化算法和非线性有限元的隧道围岩参数反分析[D];大连海事大学;2011年
【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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2 郭艳华;郭志昆;;岩土工程反分析的初步探讨[J];四川建筑科学研究;2006年03期
3 杨涛;周德培;罗阳明;;大变形有限元确定边坡潜在滑面的位移判据[J];四川建筑科学研究;2006年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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2 陈成军;柳阳;张元章;白小勇;;基于PANDA的并行显式有限元程序开发[A];中国计算力学大会'2010(CCCM2010)暨第八届南方计算力学学术会议(SCCM8)论文集[C];2010年
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7 石振明;廖显东;;岩土工程中的耦合问题[A];工程地质力学创新与发展暨工程地质研究室成立50周年学术研讨会论文集[C];2008年
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9 张永波;何万龙;张利民;;基于采空区活化变形规律分析的注浆处治范围确定方法研究[A];2010年全国工程地质学术年会暨“工程地质与海西建设”学术大会论文集[C];2010年
10 姜弘道;余天堂;;有限元并行分析的进展——第九届全国结构工程学术会议特邀报告[A];第九届全国结构工程学术会议论文集第Ⅰ卷[C];2000年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 赵同彬;深部岩石蠕变特性试验及锚固围岩变形机理研究[D];山东科技大学;2009年
2 仲妍;大型稀疏线性方程组并行求解及预处理技术研究[D];国防科学技术大学;2010年
3 穆华;多运动平台协同导航的分散式算法研究[D];国防科学技术大学;2010年
4 刘俊昌;大地电磁测深时间域拓扑处理去静态方法研究[D];中国地质大学(北京);2011年
5 雷克辉;下刚果盆地HauterA区块储层信息挖掘及勘探目标评价[D];中国地质大学(北京);2011年
6 殷昊;基坑逆作法及土体—支护结构变形性状研究[D];中国地质大学(北京);2011年
7 张凌云;高密度电阻率勘探反演的非线性方法研究[D];太原理工大学;2011年
8 徐冲;分岔隧道设计施工优化与稳定性评价[D];北京交通大学;2011年
9 李少刚;地下互通立交隧道设计参数优化及施工技术研究[D];北京交通大学;2011年
10 蒙晓莲;大坡度小半径线路情况对盾构法施工开挖面稳定性及管片受力影响的研究[D];北京交通大学;2011年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 潘建武;含单一天然弱面岩石试样的力学特性研究[D];河南理工大学;2010年
2 吴锦龙;有限元软件框架研究及其在线性静力学程序中的应用[D];中国工程物理研究院;2010年
3 张泽;大台煤矿深部原岩应力场及岩爆地质力学成因分析[D];山东科技大学;2010年
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5 周宇龙;基于遗传算法的堤防材料动力特性反演分析[D];郑州大学;2010年
6 翟永亮;地铁车站基坑桩撑支护体系m法设计参数研究[D];郑州大学;2010年
7 李秀芳;基于多核的多线程算法并行优化[D];郑州大学;2010年
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9 郜晓亚;水电站(群)长期优化调度多核并行算法与应用[D];大连理工大学;2010年
10 孙健超;基于Linux的集群系统的应用研究[D];辽宁工程技术大学;2009年
【同被引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 刘勇健,李子生;岩土工程位移反分析的智能反演综述[J];地下空间;2004年01期
2 王梦恕;21世纪我国隧道及地下空间发展的探讨[J];铁道科学与工程学报;2004年01期
3 张晖,吴斌,余张国;引入模拟退火机制的新型遗传算法[J];电子科技大学学报;2003年01期
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6 陈方方;李宁;张志强;严乐;;岩土工程反分析方法研究现状与若干问题探讨[J];水利与建筑工程学报;2006年03期
7 李强,邹经湘,黄文虎;结构动响应的并行算法[J];工程力学;1999年03期
8 余天堂,姜弘道;基于PVM的网络并行子结构共轭梯度法[J];工程力学;2001年05期
9 郑哲明,程建钢,姚振汉;有限元并行计算中网格自动区域划分的研究[J];工程力学;2002年06期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张健飞;机群环境下的并行边界元法研究及其在水工结构分析中的应用[D];河海大学;2004年
【二级引证文献】
中国期刊全文数据库 前8条
1 付朝江;;隐式非线性动力分析有限元并行求解格式[J];工程力学;2010年10期
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中国博士学位论文全文数据库 前1条
1 张律文;基因调控网络的数值研究[D];上海大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前6条
1 张惠军;机群环境下面板堆石坝施工加载有限元并行计算方法研究[D];大连理工大学;2011年
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【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 郑颖人,赵尚毅,时卫民,林丽;边坡稳定分析的一些进展[J];地下空间;2001年04期
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中国重要会议论文全文数据库 前1条
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【相似文献】
中国期刊全文数据库 前10条
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4 陈骏峰;;降雨型堆积层滑坡抗剪强度参数反演分析[J];华中科技大学学报(城市科学版);2008年04期
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6 董兆祥;于开宁;;确定岩体斜坡滑动面抗剪强度的动态反分析方法[J];地球与环境;2005年S1期
7 伍振志;王泉;;基于改进遗传算法的粘弹性岩体力学参数反演[J];煤田地质与勘探;2006年03期
8 练继建;马斌;李福田;;高坝流激振动响应的反分析方法[J];水利学报;2007年05期
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中国重要会议论文全文数据库 前10条
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中国重要报纸全文数据库 前2条
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中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张志增;横观各向同性岩体位移反分析的理论与应用研究[D];清华大学;2010年
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5 于洪丹;Boom Clay渗流—应力耦合长期力学特性研究[D];中国科学院研究生院(武汉岩土力学研究所);2010年
6 张晓飞;大体积混凝土结构温度场和应力场仿真计算研究[D];西安理工大学;2009年
7 苏静波;工程结构不确定性区间分析方法及其应用研究[D];河海大学;2006年
8 杨杰;大坝安全监控中若干不确定性问题的分析方法与应用研究[D];河海大学;2006年
9 张艳姝;镁合金热变形性能试验研究及本构参数识别[D];机械科学研究院;2005年
10 姬亦工;层状非均质地基及其与多块板相互作用和反分析研究[D];大连理工大学;2000年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 姜帅;水岩耦合效应试验及隧道渗流智能反分析[D];大连海事大学;2012年
2 张思白;遗传算法在饱和软土地基固结反分析中的应用[D];广东工业大学;2006年
3 周小军;基于有限元分析的正交各向异性复合材料结构材料参数识别[D];广西大学;2008年
4 邓祥辉;采用遗传算法和有限元法进行高坝工程渗流反问题研究[D];西安理工大学;2006年
5 杨广安;隧道施工中围岩参数反演及载荷分配比例问题研究[D];武汉理工大学;2007年
6 王晟;多模式破损后剩余强度反分析研究[D];哈尔滨工程大学;2006年
7 邢如飞;深基坑工程施工过程动态反演与变形预测[D];天津大学;2007年
8 周学良;隧道围岩变形监测与围岩参数的反演分析[D];合肥工业大学;2007年
9 蔡志伟;考虑松动圈的卡尔曼滤波与有限元耦合反分析理论及其在围岩稳定分析中的应用[D];重庆交通大学;2008年
10 熊健;基于FWD的大厚度半刚性基层层间接触状态分析[D];长沙理工大学;2008年
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