结构-地基动力相互作用时域数值分析的显-隐式分区异步长递归算法

动力相互作用时域数值分析的精度与效率是面向大规模工程问题解决的重要问题。在阻尼溶剂抽取法模拟地基无限域动力性质的基础上,提出并发展了结构–地基动力相互作用时域数值分析的显–隐式分区异步长递归算法,分别在结构、地基分区计算中进行大步长隐式与小步长显式求解,而且采用预报–校正显式积分与Newmark隐式积分,具有相同的运动量数值积分假定,可自然满足分区交界面位移协调性条件。在满足工程精度要求的条件下,分区异步长显–隐式求解算法使动力相互作用时域数值计算效率较传统小步长显式积分算法得到大幅度提高,可明显促进阻尼溶剂抽取法在大规模工程问题分析中的应用。并就积分时间步长、结构–地基交界面异步长内插格式及位移协调性关系对结构动力响应的影响进行数值对比研究,可为具体计算中的参数选择提供依据。

混凝土坝仿真计算的并层算法和分区异步长算法

施工过程的温度场变化对混凝土坝的应力状态有重要影响，但混凝土坝常分为几十甚至几百层施工，因龄期不同，各层具有不同的变形特性，用有限元方法进行仿真计算十分困难。通过研究提出了一整套新的计算方法：（１）提出了仿真并层算法，使原来的几百层减少为一二十层，计算中充分考虑了分层施工的影响。（２）提出了并层坝块接缝单元，使各坝块可单独上升和并层，并不受基础计算网格的影响。（３）提出了弹性徐变应力场和温度场的分区异步长解法，使新混凝土采用小的时间步长（０．２ｄ～０．５ｄ），而广大范围的老混凝土采用大的时间步长（１０ｄ～３０ｄ），从而大大提高计算效率。本文提出的这一套方法，使混凝土坝仿真计算问题得到了解决。

不稳定温度场数值分析的分区异步长解法

本文提出分区异步长解法以求解不稳定温度场，即在温度变化剧烈的区域采用较小的时间步长，而在温度变化速率很小的区域，采用较大的时间步长，从而可大大提高计算效率．

弹性徐变体有限元分区异步长算法

本文提出在弹性徐变体有限元分析中采用分区异步长算法，即在局部范围内采用小步长，而在其余广大范围内，采用大步长，从而使计算得到简化．

混凝土高坝仿真分析的混合算法

我国混凝土坝最大高度已达300 m,由于应力水平高,高坝应力比较重要,需进行仿真分析,笔者提出的分区异步长算法。可使仿真计算的时间减少,计算效率提高,本文提出混凝土高坝仿真分析的混合算法,即在仿真分析中,温度场采用常规有限元算法,应力场采用分区异步长算法。由于温度场计算本来就比较快,而且计算条件较复杂,采用常规算法,程序较简单,费时也不多。应力场计算量大,采用分区异步长算法,可有效节省计算时间,本文提出的混合算法兼顾了计算精度与计算效率两方面的要求。

关于“混凝土高坝温度应力仿真分析的三分区算法”的讨论

董福品等在文献[1]中称：“本文提出三分区算法，其基本思路是把混凝土分为3个区，即新混凝土区、过渡区和老混凝土区，在新混凝土区采用小的时间步长，在过渡区和老混凝土区采用比较大的时间步长。”必须指出，董文的三分区算法就是笔者1995年在文献[2—3]中提出的分区异步长算法。下面扼要说明笔者提出的分区异步长算法。