[發明專利]一種基于AMGPCG算法的高層建筑結構高效分析方法有效
| 申請號： | 202010225520.8 | 申請日： | 2020-03-26 |
| 公開（公告）號： | CN111597602B | 公開（公告）日： | 2022-11-29 |
| 發明（設計）人： | 李祚華;單慶飛;甯家飛;滕軍 | 申請（專利權）人： | 哈爾濱工業大學（深圳） |
| 主分類號： | G06F30/13 | 分類號： | G06F30/13;G06F30/23 |
| 代理公司： | 北京易捷勝知識產權代理有限公司 11613 | 代理人： | 齊勝杰 |
| 地址： | 518000 廣東省深圳市南*** | 國省代碼： | 廣東;44 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 基于 amgpcg 算法 高層 建筑結構 高效 分析 方法 | ||
1.一種基于AMGPCG算法的高層建筑結構分析方法，其特征在于，包括如下步驟：
S1、解析高層建筑結構模型：讀取包含高層建筑結構模型有限元分析所需全部信息的文本文件，并將讀取到的解析信息存入計算機內存；
S2、組裝矩陣：根據步驟S1中存入計算機內存中的解析信息，生成各單元剛度矩陣，然后將單元剛度矩陣組裝成為結構總體剛度矩陣；
S3、添加邊界條件：采用置大數法將高層建筑結構模型的邊界條件信息添加至結構總體剛度矩陣中；
S4、格式轉換：將添加了邊界條件的高層建筑結構總體剛度矩陣轉換為壓縮稀疏行格式存入計算機內存；
S5、并行計算：將S4中的結構總體剛度矩陣和荷載列陣傳入GPU中采用AMGPCG算法進行并行計算，獲得高層建筑結構分析結果；
步驟S5中的采用AMGPCG算法進行并行計算還包括如下子步驟：
S501、采用AMG算法對結構總體剛度矩陣和荷載列陣進行預處理，獲得AMG預處理子；
S502、調用PCG算法對AMG預處理子進行計算，獲得高層建筑結構分析結果；
步驟S501還包括：
利用結構總體剛度矩陣和荷載列陣信息構建由細到粗的網格層次結構；最細網格層Ω1＝Ω，相應的最細網格算子為A1＝A，最粗網格層Ωn；隨后利用網格層次結構和Galerkin方法構造插值算子、限制算子和粗網格算子；
構造完成后，進行多重網格迭代，過程包括初始化、前光滑、粗網格校正和后光滑；
前光滑指在當前網格層對方程Alv＝b進行若干次光滑，次數由測試決定；粗網格校正指將細網格上的殘差向量限制到相鄰粗網格，并在粗網格上調用若干次多重網格迭代過程求解方程Al+1el+1＝rl+1；后光滑指在細網格上對方程Alv＝b進行若干次光滑；
計算進行至最粗網格層時，直接求解相應方程組，獲得AMG預處理子；
步驟S501之前還包括：確定AMG預處理子光滑子的松弛系數；
利用高層建筑結構剛度矩陣生成平臺，生成一系列規模不等但標準層一樣的高層建筑結構的總體剛度矩陣；
利用不同的松弛系數設置求解相應的大型稀疏線性方程組，迭代次數最少時，相應的松弛系數為AMG預處理子光滑子的松弛系數；
還包括：確定AMG預處理子光滑子的粗化方式；
根據AMG預處理子光滑子的松弛系數，采用經典粗化和聚集粗化兩種粗化方式，對比算法迭代至收斂的時間，將用時較短的粗化方式確定為AMG預處理子光滑子的粗化方式。
2.根據權利要求1所述的基于AMGPCG算法的高層建筑結構分析方法，其特征在于，還包括：確定AMG預處理子光滑子的光滑次數；
分別采用1，2，3，4次光滑次數進行測試，得到效率最高的光滑次數為最優光滑次數。
3.根據權利要求1所述的基于AMGPCG算法的高層建筑結構分析方法，其特征在于，還包括：確定AMG預處理子光滑子的最粗網格解法；
采用以LU法為代表的直接法和JACOBI方法為代表的迭代法進行測試，效率較高的確定為最粗網格解法。
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