地盤-大規模構造物の動的解析のための並列有限要素解析

地面 - 用于大型结构动态分析的并行有限元分析

基本信息

批准号：
17J08069
负责人：
森田直樹
金额：
$ 1.09万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

重要構造物の構造信頼性を高めるために、周辺地盤と構造物の相互作用から生じる非線形応答を考慮して、長継続時間地震動による過渡応答を精度良く評価することが重要である。本年度は、数値解析の計算時間の多くを占めている線形ソルバに対し、長継続地震動を受ける動的解析を実現するため、強スケーリングにおいて高い並列計算性能を実現できる線形ソルバを提案した。具体的には、並列計算効率が高い線形ソルバとして注目されるSPIKE法に対して、従来、帯行列のみにしか適応できないという制約を緩め、領域分割型有限要素法に基づいて理論を拡張した。さらに、提案手法はオーバーラッピング型領域分割による解析手法の一種であり、反復法前処理として適用可能であることを示した。提案手法は、実問題を模した大規模モデルに対し、提案手法の有効性を検証した。数値例の結果、従来手法のBiCGStab法と比較すると、提案手法は全計算時間を51％短縮できた。従来手法のCG法に対しては、全計算時間を9.9％短縮できた。また、実問題から得られる有限要素解析では、解かれる連立一次方程式の条件数が大きな悪条件問題となり、収束性が悪化する場合がある。この問題に対して、計算時間や並列計算性能の観点から反復法前処理の性能向上を試みた。具体的には、Localized IRIF(p), ISANV(p)前処理に対し、前処理行列に低い精度の浮動小数点数を用いた、混合精度前処理への拡張を実施し、収束性の評価を行った。板状構造モデルに対し、従来手法のLocalized ILU(1)前処理と比較した結果、提案手法の混合精度Localized IRIF(1)前処理は計算時間を最大55％短縮できた。

为了提高重要结构的结构可靠性，考虑到周围地面与结构之间相互作用引起的非线性响应，准确评估由长期地震运动引起的瞬态响应很重要。今年，我们提出了一个线性求解器，该求解器可以在强尺度上实现高平行计算性能，以实现动态分析，但对于线性求解器的长期地震运动，但该线性求解器的数值分析时间很大。具体而言，Spike方法吸引了作为具有高平行计算效率的线性求解器的注意力，因为它只能适用于频带矩阵，并且该理论已基于区域划分的有限元方法进行了扩展。此外，已经表明，该方法是使用重叠类型区域分裂的一种分析方法，可以作为迭代方法的预处理方法应用。所提出的方法验证了所提出的方法对模仿实际问题的大规模模型的有效性。与常规BICGSTAB方法相比，数值示例的结果是，所提出的方法能够将总计算时间减少51％。与常规CG方法相比，总计算时间减少了9.9％。此外，在从实际问题获得的有限元分析中，要解决的同时线性方程中的条件数量成为一个大的不良条件问题，并且收敛可能会恶化。为了应对这个问题，我们试图从计算时间和并行计算性能的角度来提高迭代预处理的性能。具体而言，对于局部IRIF（P）和IsANV（P）预处理，使用在预处理矩阵中较低精度进行混合精度预处理的扩展，并评估收敛性。与板样结构模型的常规局部ILU（1）预处理方法相比，该方法的混合精液局部IRIF（1）预处理方法能够将计算时间减少高达55％。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

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会议论文数量（0）

专利数量（0）

Large-Scale Parallel Finite-Element Analysis of Seismic Response Considering Soil-Structure Interaction

考虑土-结构相互作用的地震响应大规模并行有限元分析

DOI：
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yoshiyuki TAKAHASHI;Naoki MORITA;Toshihide SAKA;Gaku HASHIMOTO;Hiroshi OKUDA;Toshihiro KOISO;Kazuhiko YAMADA
通讯作者：
Kazuhiko YAMADA

Large-scale Finite Element Analysis Suitable for Additive Manufacturing Simulation Models Including Many Multi-point Constraints

适用于包含许多多点约束的增材制造仿真模型的大规模有限元分析