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《高拱坝地震损伤破坏的并行计算研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。
1、第27卷第2期计算力学学报Vol.27,No.22010年4月ChineseJournalofComputationalMechanicsApril2010文章编号:100724708(2010)0220218207高拱坝地震损伤破坏的并行计算研究31,21,2钟红,林皋(1.大连理工大学建设工程学部,大连116023;2.大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室,大连116023)摘要:高拱坝在强震中的损伤破坏对其抗震安全评价具有重要意义,但与之对应的大规模数值模拟需要高效、强大的计算能力的支持,传统的串行计算难以满足,大规模并行
2、计算是解决这一问题的有效途径。利用宏观均质假定基础上考虑混凝土细观不均匀性的拱坝地震损伤破坏模型,在消息传递并行环境下,基于主从编程模式和区域分解法,采用Fortran语言编制了并行计算程序。该程序在4节点微机集群上运行,实现了对某在建拱坝地震损伤破坏过程的数值模拟,计算规模超过百万自由度,获得的破坏形态与模型动力破坏试验符合良好。该程序可再现拱坝的损伤破坏过程,在拱坝的抗震分析中有良好的应用前景。关键词:拱坝;地震;损伤破坏;并行计算;模型试验中图分类号:TV312文献标识码:A接结果是坝体需要离散成大量的单元,就高拱坝而1引言言
3、,对如此大量的单元进行动力分析所需的计算量近年我国西部在建和拟建的200m～300m非常大,可能远超出目前单机的计算能力。除此之级的高坝,大部分都采用混凝土拱坝方案。由于地外,拱坝抗震的影响因素很多,包括强震时的横缝震的随机性和拱坝抗震技术的复杂性,目前拱坝的张合效应、无限地基辐射阻尼、坝库相互作用、近场抗震安全评价基本上仍以线弹性分析获得的最大地基的材料非线性、地震动非均匀输入以及坝肩稳[3]拉应力响应为基础,以混凝土的容许应力为安全标定等。针对高拱坝强震响应特点,结合具体工程准。实际上,拱坝在强震作用下混凝土可能进入非抗震设计论
4、证的要求,开发实用的大规模计算专用线性状态,出现损伤或开裂。在拱坝的抗震分析中程序是高拱坝抗震分析的重要目标。事实上,目前的理论水平已经发展到了相当的程度,而且已开发采用非线性方法,研究大坝损伤和开裂的机理,是了可考虑其中若干因素的计算程序。最终的瓶颈大坝抗震安全评价的重要研究课题。[1]在于计算机的计算能力。拱坝抗震分析的进一步本文借鉴唐春安岩石破裂分析的思想,采用发展迫切需要采用高性能计算,以增大计算规模,混凝土材料参数的随机分布考虑混凝土细观不均提高计算速度。匀性的影响,建立了拱坝的地震损伤计算模型。该在科学与工程计算领域,高
5、性能计算主要指并[2]模型应用于大岗山拱坝、龙盘拱坝的抗震分析,行计算。并行计算通过将一个大的问题分解成若并获得了和模型试验一致的结果。这种模型的特干小问题再分配给多个CPU完成,具有快速完成点在于将混凝土在细观尺度上的不均匀性通过宏大规模计算的能力。并行计算在地球科学、气象、观单元材料参数的随机分布表现出来,因此要求有生物、金融等领域有较为广泛的应用,但在水利工限单元的尺寸足够小,从而对单元采用弹性损伤本程尤其是水工结构工程中尚处于起步阶段。姜弘构关系以及较为简单的破坏准则,即可以模拟拱坝道等将河海大学的计算资源(包括大型机、存储
6、器复杂的地震损伤破坏过程。单元尺寸足够小的直以及集群)整合起来,构建了高性能计算网格平台,收稿日期:2008208227;修改稿收到日期:20092042011进行了某大型水电站厂房地下洞室群的可靠度计基金项目:国家自然科学基金重点项目(90510018);国家[4]973计划项目(2007CB714107);国家自然科学基算;刘耀儒应用基于EBE策略的预处理共轭梯金重大研究计划面上项目(90915009)资助项目1度法进行了二滩拱坝2地基系统的有限元并行数值作者简介:钟红3(19812),女,博士,讲师[5][6]计算;李敏实现了
7、EBE算法在弹塑性分析中(E2mail:hzhong@dlut.edu.cn);[7]林皋(19292),男,中国科学院院士1的应用,研究了重力坝受静载的情况;陈厚群等第2期钟红,等:高拱坝地震损伤破坏的并行计算研究219采用基于FEPG自动生成的有限元并行程序,研非均匀性进行结构分析是不现实的,同时也是不必究了有横缝拱坝的动力响应。并行计算如果最终要的。能在大型水利工程的数值模拟中得到普及,那么在在作者提出的拱坝地震损伤破坏计算模型中,这一领域中原来由于受到计算规模和速度影响而不认为在将拱坝剖分成足够小尺寸的有限单元的前能开展或开
8、展不充分的工作,包括大坝施工运行过提之下,可将每个单元看作是均质的,而混凝土细程全真模拟、大坝地震非线性分析以及洪水预报等,观尺度上的非均匀性可通过单元材料特性的随机分布体现出来。根据已有的研究成果,可将随机特都可能得到有效的解决,从
