本文主要研究内容
作者于晨阳（2019）在《基于模态加速度法的振动谐响应修正研究与并行实现》一文中研究指出：在航空航天、各种武器装备的研发以及抗震结构设计等领域,结构动力学起到了日益重要的作用。结构动力学有限元分析是研究结构抗震和振动响应的一种主要技术手段,同时也在结构动力学优化设计中发挥了重要的作用。在动力学有限元分析过程中,模态叠加法是从模态分析到其他动力学分析的重要纽带。目前现有的商业有限元软件在进行结构动力学响应计算尤其是大规模计算时大都基于此方法开展。一方面,模态叠加法在计算时通常取前若干阶模态进行分析,可以在很大程度上降低计算量;另一方面,由于在计算时采取了模态截断处理,高阶模态的影响被忽略,导致其求解精度受到一定影响。近年来,随着高性能计算机硬件技术的不断提高和各种先进算法的不断发展,大规模复杂数值模拟逐渐成为现实。作为结构动力学分析中的一种重要方法,如何提高模态叠加法的计算精度成为了大规模有限元分析软件开发中的一项重要问题。针对这一问题,本文探讨了多种针对模态叠加法求解精度进行补偿的修正方法,并结合大规模并行实现的可能性,针对谐响应分析这一具体的振动分析类型,将模态加速度法这一修正方法与大规模有限元计算平台PANDA相结合,开展了理论分析、算法设计和在PANDA平台上的具体实现工作,并开展了数值算例研究。本文的主要工作如下:(1)深入调研了现有的多种基于模态叠加法的振动响应修正方法,对相关修正方法和理论进行了调研和探索研究。结合国内外相关前沿研究动态和各修正方法大规模并行实现的可行性,确定采用模态加速度法作为本文振动响应修正的核心算法。(2)对大规模有限元计算平台PANDA数据结构和结构动力学主要分析类型涉及的算法以及并行求解流程进行了梳理,基于对PANDA平台的掌握,研究了采用模态加速度法在PANDA平台现有分析基础上进行振动响应修正的技术途径,并确定以谐响应分析为主要修正类型开展相关研究工作。(3)在PANDA平台基础上,开展了基于模态加速度法的谐响应修正分析算法设计,研究了模态分析与谐响应修正分析的接口,实现了模态分析结果在谐响应分析中的调用,并对分析流程中涉及的修正项求解研究了相应的迭代技术,避免了矩阵求逆带来的大规模并行计算量过大问题;开展了算法的具体实现工作,通过采用层次化、模块化和面向对象的程序设计思想,在PANDA平台上实现了基于模态加速度法的谐响应修正分析模块研发。(4)在PANDA平台下对模态加速度法的修正效果开展了多方面的数值算例研究。从选取不同的模态阶数入手,对模态加速度法和模态叠加法进行了计算精度的比较。研究表明,模态加速度法相对模态叠加法在计算精度上有较为明显的提高。模态加速度法可以用更少的模态获取较模态叠加法更高的精度。通过比较两种方法的计算时间,可以看出要达到相同计算精度,模态加速度法需要的计算时间更少。最后对基于PANDA平台的模态加速度法的谐响应修正分析模块开展了多核并行计算研究,结果表明对于数百万自由度模型,百核的并行计算效率可达30%以上,研发模块具备较好的并行可扩展性。本文所采用的模态加速度法通过添加修正项,弥补了传统模态叠加法的不足,减少了计算资源消耗,提升了计算精度,对现有的动力学体系和PANDA软件平台的研发起到了一定的推动作用。
Abstract
zai hang kong hang tian 、ge chong wu qi zhuang bei de yan fa yi ji kang zhen jie gou she ji deng ling yu ,jie gou dong li xue qi dao le ri yi chong yao de zuo yong 。jie gou dong li xue you xian yuan fen xi shi yan jiu jie gou kang zhen he zhen dong xiang ying de yi chong zhu yao ji shu shou duan ,tong shi ye zai jie gou dong li xue you hua she ji zhong fa hui le chong yao de zuo yong 。zai dong li xue you xian yuan fen xi guo cheng zhong ,mo tai die jia fa shi cong mo tai fen xi dao ji ta dong li xue fen xi de chong yao niu dai 。mu qian xian you de shang ye you xian yuan ruan jian zai jin hang jie gou dong li xue xiang ying ji suan you ji shi da gui mo ji suan shi da dou ji yu ci fang fa kai zhan 。yi fang mian ,mo tai die jia fa zai ji suan shi tong chang qu qian re gan jie mo tai jin hang fen xi ,ke yi zai hen da cheng du shang jiang di ji suan liang ;ling yi fang mian ,you yu zai ji suan shi cai qu le mo tai jie duan chu li ,gao jie mo tai de ying xiang bei hu lve ,dao zhi ji qiu jie jing du shou dao yi ding ying xiang 。jin nian lai ,sui zhao gao xing neng ji suan ji ying jian ji shu de bu duan di gao he ge chong xian jin suan fa de bu duan fa zhan ,da gui mo fu za shu zhi mo ni zhu jian cheng wei xian shi 。zuo wei jie gou dong li xue fen xi zhong de yi chong chong yao fang fa ,ru he di gao mo tai die jia fa de ji suan jing du cheng wei le da gui mo you xian yuan fen xi ruan jian kai fa zhong de yi xiang chong yao wen ti 。zhen dui zhe yi wen ti ,ben wen tan tao le duo chong zhen dui mo tai die jia fa qiu jie jing du jin hang bu chang de xiu zheng fang fa ,bing jie ge da gui mo bing hang shi xian de ke neng xing ,zhen dui xie xiang ying fen xi zhe yi ju ti de zhen dong fen xi lei xing ,jiang mo tai jia su du fa zhe yi xiu zheng fang fa yu da gui mo you xian yuan ji suan ping tai PANDAxiang jie ge ,kai zhan le li lun fen xi 、suan fa she ji he zai PANDAping tai shang de ju ti shi xian gong zuo ,bing kai zhan le shu zhi suan li yan jiu 。ben wen de zhu yao gong zuo ru xia :(1)shen ru diao yan le xian you de duo chong ji yu mo tai die jia fa de zhen dong xiang ying xiu zheng fang fa ,dui xiang guan xiu zheng fang fa he li lun jin hang le diao yan he tan suo yan jiu 。jie ge guo nei wai xiang guan qian yan yan jiu dong tai he ge xiu zheng fang fa da gui mo bing hang shi xian de ke hang xing ,que ding cai yong mo tai jia su du fa zuo wei ben wen zhen dong xiang ying xiu zheng de he xin suan fa 。(2)dui da gui mo you xian yuan ji suan ping tai PANDAshu ju jie gou he jie gou dong li xue zhu yao fen xi lei xing she ji de suan fa yi ji bing hang qiu jie liu cheng jin hang le shu li ,ji yu dui PANDAping tai de zhang wo ,yan jiu le cai yong mo tai jia su du fa zai PANDAping tai xian you fen xi ji chu shang jin hang zhen dong xiang ying xiu zheng de ji shu tu jing ,bing que ding yi xie xiang ying fen xi wei zhu yao xiu zheng lei xing kai zhan xiang guan yan jiu gong zuo 。(3)zai PANDAping tai ji chu shang ,kai zhan le ji yu mo tai jia su du fa de xie xiang ying xiu zheng fen xi suan fa she ji ,yan jiu le mo tai fen xi yu xie xiang ying xiu zheng fen xi de jie kou ,shi xian le mo tai fen xi jie guo zai xie xiang ying fen xi zhong de diao yong ,bing dui fen xi liu cheng zhong she ji de xiu zheng xiang qiu jie yan jiu le xiang ying de die dai ji shu ,bi mian le ju zhen qiu ni dai lai de da gui mo bing hang ji suan liang guo da wen ti ;kai zhan le suan fa de ju ti shi xian gong zuo ,tong guo cai yong ceng ci hua 、mo kuai hua he mian xiang dui xiang de cheng xu she ji sai xiang ,zai PANDAping tai shang shi xian le ji yu mo tai jia su du fa de xie xiang ying xiu zheng fen xi mo kuai yan fa 。(4)zai PANDAping tai xia dui mo tai jia su du fa de xiu zheng xiao guo kai zhan le duo fang mian de shu zhi suan li yan jiu 。cong shua qu bu tong de mo tai jie shu ru shou ,dui mo tai jia su du fa he mo tai die jia fa jin hang le ji suan jing du de bi jiao 。yan jiu biao ming ,mo tai jia su du fa xiang dui mo tai die jia fa zai ji suan jing du shang you jiao wei ming xian de di gao 。mo tai jia su du fa ke yi yong geng shao de mo tai huo qu jiao mo tai die jia fa geng gao de jing du 。tong guo bi jiao liang chong fang fa de ji suan shi jian ,ke yi kan chu yao da dao xiang tong ji suan jing du ,mo tai jia su du fa xu yao de ji suan shi jian geng shao 。zui hou dui ji yu PANDAping tai de mo tai jia su du fa de xie xiang ying xiu zheng fen xi mo kuai kai zhan le duo he bing hang ji suan yan jiu ,jie guo biao ming dui yu shu bai mo zi you du mo xing ,bai he de bing hang ji suan xiao lv ke da 30%yi shang ,yan fa mo kuai ju bei jiao hao de bing hang ke kuo zhan xing 。ben wen suo cai yong de mo tai jia su du fa tong guo tian jia xiu zheng xiang ,mi bu le chuan tong mo tai die jia fa de bu zu ,jian shao le ji suan zi yuan xiao hao ,di sheng le ji suan jing du ,dui xian you de dong li xue ti ji he PANDAruan jian ping tai de yan fa qi dao le yi ding de tui dong zuo yong 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自中国工程物理研究院的于晨阳，发表于刊物中国工程物理研究院2019-11-12论文，是一篇关于模态加速度法论文,模态叠加法论文,模态分析论文,谐响应分析论文,软件论文,大规模并行计算论文,中国工程物理研究院2019-11-12论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自中国工程物理研究院2019-11-12论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
标签：模态加速度法论文; 模态叠加法论文; 模态分析论文; 谐响应分析论文; 软件论文; 大规模并行计算论文; 中国工程物理研究院2019-11-12论文;