理想塑性结构极限与安定分析的数值方法

极限分析和安全分析的近代发展方向是寻找通用性强，计算效率高的数值方法。本文介绍将有限单元法和数学规划法相结合的、同时适用于极限分析和安全分析的统一数值方法，包括下限格式和上限格式。     

含缺陷轴对称体的安定与极限分析

利用静力安全定理得到了计算轴对称体安定与极限载荷的统一格式，采用温度参数法构造安定分析所需的残余应力场，为了克服对工程实际问题进行安定分析时解题规模与计算精度的矛盾，针对轴对称体的特点，采用两种线性化方案对屈服面进行线性化处理，即直接内接法和在降维应力偏量空间中对屈服面的线性化处理，使安定分析转化为一线性规划问题，在简化过程中合理选择线性化方案以便使应力校核点接近精确的屈服面；为了减小计算量，在求     

弹塑性分析的子结构并行算法

本文提出一种求解结构弹塑性问题的有效的并行算法,采用处理结构,利用多个波前,在结构各子区并行地进行静凝聚,同时串行组集和求解界面方程得界面位移后,再由多个波前返回各子结构求内点位移,应力和塑性变量,并判断塑性迭代的收敛性,在不收敛的情况下重复上述过程直至收敛.从算例来看,该方法不但能有效地节省 CPU 时间,也能有效地节省内存量.     

有限元子结构并行算法的效能分析

引入了有限元子结构的并行算法,该方法通过划分子结构,由多个CPU并行进行静凝聚,然后求解界面位移,最后返回各小结构并行求解内点位移和应力.该方法在ELXSI 6 400并行机上程序实现,表明能大幅度节省机时.本文同时也对该方法的效能进行了分析.     

考虑外载和温度的运动安定定理

本文在物体承受加载和温度变化的条件下,通过虚设屈服面的建立,导出了一个运动安定定理,并以实例介绍了它的应用.     

应变强化模型的安定准则研究

基于Melan经典的安定理论和von Mises屈服准则,建立了塑性应变强化条件下结构安定的数学模型,根据与时间无关的应力场的特性,对结构中与时间无关的应力场进行了合理的数学变换,将其与载荷变化系数联系起来,推导出与其对应的结构安定极限范围的表达式,给出塑性应变强化模型安定性存在的简化条件.该结论有利于简化应变强化条件下结构的安定分析.     

有限元子结构并行算法的性能分析

对有限元子结构并行算法的主要步骤进行了归纳,比较准确地计算了算法的计算量和通信量. 并在此基础上分析了算法的性能和可扩展性,最后指出了影响算法并行效率的关键因素,并给出了算法优化方向和改进建议.     

用摄动法分析准静态载荷下弹塑性结构的安定问题

本文借助于摄动法用分段线性加载面讨论了弹塑性结构在准静态载荷下的安定问题,给出了一个普遍适用的不等式,由此导出了广义的米兰(Melan,1938)安定准则以及位移与塑性变形的界,并举例进行了说明。     

弹塑性结构优化的并行算法

本文给出了弹塑性结构优化设计的序列二次规划算法，分别考虑了弹塑性结构分析，灵敏度分析和二次规划的Ｌｅｍｋｅ算法的并行计算。针对弹塑性结构灵敏度的不连续性，比较了连续模型和间断模型的计算结果，结果是接近的。算例表明此算法有很好的并行性。     

A mathematical programming algorithm for limit analysis

This paper deals with the limit analyses of perfect rigid-plastic continua. Based on the kinematic theorem of the limit analysis theory, a mathematical programming finite element formula for determining the upper bound load multiplier has been established, and an iteration algorithm proposed accordingly. In this algorithm the plastic and rigid zones are distinguished for every iteration step, and the goal function is modified gradually. The difficulties caused by the nonsmoothness of the goal function are overcome. Some examples solved by this algorithm are presented. The project supported by National Natural Science Foundation of China.     

Stress function method in shakedown analysis of axisymmetric shells

A self-equilibrated stress obtained from the stress functions of thin shells is used for the static shakedown theorem as a residual stress. In combination with the finite element method, a linear programming formulation of the shakedown analysis of axisymmetric shells is derived. The physical meaning of the stress function method is clear and its computing amount is small. Some examples of the plates and shells show that the method is reasonable and efficient.The project was supported by the National Natural Science Foundation of China     

微机网络并行环境下杆壳组合结构动力特性并行计算

回顾了有限元并行计算发展的历史,阐述了微机网络并行计算环境的意义,给出了基于微机网络并行环境的杆壳组合结构动力分析并行算法,该算法包括杆壳组合结构总刚度矩阵和总质量矩阵的并行计算以及求解广义特征值问题的并行子空间迭代法的并行计算,在多台微机上安装PVM．使用Linux操作系统．构成分布式微机网络并行计算环境,将上述算法用于某型号飞机机翼及某型号挂架动力特性的并行计算,在该并行环境下的教值试验表明所给算法是非常有效的。     

Parallel computational algorithm of substructure method of large-scale structure analysis

In this paper,according to the parallel environment of ELXSI computer,a parallelsolving process of substructure method in static and dynamic analyses of large-scale andcomplex structure has been put forward,and the corresponding parallel computationalprogram has been developed.     

On exactness of the kinematical approach in the structural shakedown and limit analysis

Summary Applying the concepts of limit analysis and shakedown, appropriately defined parameters called generalized stresses and strains are used instead of the actual stresses and strains. It is investigated if the resulting approximations introduce too large errors and if the errors follow only from the simplifying kinematical hypotheses adopted when defining the generalized variables.

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Zur Genauigkeit der kinematischen Methode bei Shakedown und Traglast-Verfahren

Übersicht Bei der Anwendung von Shakedown- oder Traglast-Verfahren werden durch passend gewählte Parameter verallgemeinerte Spannungen und Verzerrungen definiert. Es wird untersucht, ob durch diese Approximation unzulässig große Fehler eingeführt werden.

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This paper was presented at the Second Symposium on Inelastic Solids and Structures held in Bad Honnef in September 1981     

弹塑性结构安定下限分析的无网格局部

将基于Voronoi结构的无网格局部Petrov-Galerkin法与减缩基技术相结合,建立了一种安定下限分析的新方法．为了克服移动最小二乘近似难以准确施加本质边界条件的缺点,采用了自然邻近插值构造试函数.通过引入基准载荷域上载荷角点的概念,消除了安定下限分析中由时间参数所引起的求解困难．利用减缩基技术,将安定分析问题化为一系列未知变量较少的非线性规划子问题．在每个非线性规划子问题中,自平衡应力场由一组带有待定系数的自平衡应力场基矢量的线性组合进行模拟,而这些自平衡应力场基矢量可应用弹塑性增量分析中的平衡迭代结果得到．算例结果证明了提出的分析方法的有效性．      

混凝土细观力学分析程序中的快速算法与并行算法设计

针对一套混凝土细观力学分析程序,在分析其计算方法与计算效率的不足之后,提出了采用稀疏矩阵与稀疏向量技术来高效实现有限元刚度矩阵装配过程的算法,并采用双门槛不完全Cholesky分解预条件技术与CG法相结合来高效地求解稀疏线性方程组。之后,从整体上提出了一个将有限单元分布与未知量分布有机结合的并行算法设计方案,并分别针对刚度矩阵装配、双门槛不完全Cholesky分解、稀疏矩阵与稠密向量相乘、稀疏向量相加等核心算法,进行了相应的并行算法设计。最后,在由每节点2 CPU的8个Intel Xeon节点采用千兆以太网连成的机群上,针对两个混凝土数值试样进行了数值实验,第一个试样含44117个网格点与53200个有限单元,第二个试样含71013个网格点与78800个有限单元;对第一个试样,原串行程序进行全程567次加载计算需要984.83小时约41天,采用文中串行算法后,模拟时间减少到22531秒约6.26小时,采用并行算法在16个CPU上的模拟时间进一步降为3860秒约1.07小时。对第二个试样,原串行程序进行全程94次加载计算需要467.19小时约19.5天,采用文中串行算法后,模拟时间减少到11453秒约3.18小时,采用并行算法在16个CPU上的模拟时间进一步降为1704秒约28.4分钟。串行算法的改进与并行算法的设计大大缩短了计算时间,对加快混凝土力学性能的分析研究具有重要意义。     

一类有限元结构分析的EBE计算方法

本文利用ＥＢＥ策略￣［１］的基本思想，给出一类有限元结构分析的ＥＢＥ计算方法，即ＥＢＥ共轭梯度法ＥＢＥ－ＣＧ和ＥＢＥ预处理共轭梯度法ＥＢＥ－ＰＣＧ，这类方法避免了传统有限元结构分析中总刚度阵的组集而可大大降低存储量要求。同时它们还特别适合在各种粒度下的多处理机系统上实现。初步数值试验结果表明：这类ＥＢＥ有限元结构分析方法对串行和并行计算都是很有效的。     

大型边界元方程组的并行直接分块求解算法

针对大型边界元方程组和网络微机机群环境提出了一种并行直接分块求解算法，算法基于分块高斯-若当消去法的原理，采用内外存交互技术，并行分块消去方法，节点超行的卷帘存储方案和并行环状循环逐次修正策略，增大了解题规模，提高了计算速度。算例计算结果表明该算法具有较高的并行加速比和并行效率，适用于大型问题的边界元法求解。