李红豫， 滕　军， 李祚华

(哈尔滨工业大学 深圳研究生院，深圳　518055)



钢筋混凝土框架结构非线性静、动力分析的高效计算平台HSNAS(GPU)
——Ⅰ程序开发

李红豫， 滕军， 李祚华

(哈尔滨工业大学 深圳研究生院，深圳518055)

摘要：基于传统串行计算平台的有限元分析面临精度不足、耗时巨大的问题成为目前高层钢筋混凝土框架结构非线性动力时程分析面临的瓶颈，利用GPU强大的并行计算能力，开发了一种结构非线性有限元静力、动力分析的高精度和高效率分析平台HSNAS(GPU)。针对静力问题提出了适用于GPU计算，且能有效解决结构负刚度问题的位移增量迭代算法，开发了相应的GPU线性方程组并行求解器；针对动力问题，开发了GPU基于Newmark时间积分算法的动力分析软件平台，结合纤维模型单元技术，引入扭转、剪切变形以及材料非线性。算例模型表明，HSNAS(GPU)平台在满足精度条件下能有效地提高结构非线性静、动力分析的计算效率。

关键词：钢筋混凝土结构；非线性有限元；模拟平台；GPU；纤维模型

高层建筑结构的复杂性以及精细化分析模型庞大的自由度数量，造成数值计算的规模庞大，对软件分析平台的计算速度要求更高。然而在传统CPU(Central Processor Unit，中央处理器)平台上完成计算任务，耗时多成为目前结构有限元分析面临的瓶颈[1]。如何实现性能高价格低的有限元分析平台，成为迫切需要解决的问题。随着计算机软硬件的进步，高性能计算正在向普及化发展。近年来计算机图形处理器GPU(Graphics Processor Unit)已超过摩尔定律的速度而高速发展，很大程度地提高了与计算机图形相关应用领域的快速发展。……