索膜結(jié)構(gòu)分析程序的優(yōu)化.pdf

1、索膜結(jié)構(gòu)是近年來在我國(guó)建筑業(yè)發(fā)展較迅速的一種結(jié)構(gòu)形式，在建造數(shù)量和使用領(lǐng)域上都有了很大的發(fā)展。本文首先介紹了索膜結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)外的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀，索膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法以及國(guó)內(nèi)外索膜結(jié)構(gòu)分析軟件，然后主要探討了索膜分析程序MCSL(ShapefindingandLoadanalysisofCable-Membranestructures)的不足之處，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化，并通過工程實(shí)例證明了優(yōu)化后的程序的有效性和實(shí)用性。 在程序MCSL的前處理中

2、加入了節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化模塊。介紹了四種網(wǎng)格節(jié)點(diǎn)編號(hào)優(yōu)化算法的數(shù)學(xué)理論和基本原理，采用Fortran90語言分別編制了以上各種優(yōu)化方法的算法程序。結(jié)合多個(gè)索膜結(jié)構(gòu)算例，比較以上各種算法的優(yōu)化效果，提出不同情況下優(yōu)化效果最好的算法；同時(shí)，對(duì)程序MCSL中索膜結(jié)構(gòu)的邊界定義以及引入邊界條件的方法進(jìn)行了修正。 在求解剛度方程時(shí)，將程序MCSL中基于滿陣存儲(chǔ)的求逆矩陣法改為帶狀存儲(chǔ)的LDLT算法。編寫了由索、膜單元?jiǎng)偠染仃嚰啥S等帶寬整體剛

3、度矩陣和一維變帶寬整體剛度矩陣的子程序，并且基于帶狀存儲(chǔ)，編寫了修正后的LDLT算法子程序、乘大數(shù)法引入約束條件以及支座反力的計(jì)算子程序。結(jié)合多個(gè)索膜結(jié)構(gòu)算例，對(duì)采用帶狀存儲(chǔ)前后的LDLT法以及其它直接算法的優(yōu)化效果進(jìn)行了詳細(xì)的分析和比較。 將索膜結(jié)構(gòu)整體剛度矩陣壓縮為只含有非零元素的一維數(shù)組總剛，編寫了基于完全壓縮存儲(chǔ)的Gauss-Seidel和SOR算法子程序，通過多個(gè)索膜結(jié)構(gòu)算例，對(duì)采用完全壓縮存儲(chǔ)前后的Gauss-Sei

4、del法和SOR法的優(yōu)化效果進(jìn)行分析比較。 對(duì)PCG法的數(shù)學(xué)理論做了詳細(xì)的介紹，編寫了基于整體剛度矩陣下三角完全壓縮存儲(chǔ)的J-CG算法子程序，SSOR-CG算法子程序以及ICCG算法子程序，并將其應(yīng)用到索膜結(jié)構(gòu)剛度方程的求解中，對(duì)采用各種PCG算法的優(yōu)化效果進(jìn)行了比較。 建立了程序MCSL與Sap2000的接口。采用Fortran90語言編寫了程序Saptransfer，其功能是將索膜分析程序MCSL輸出的支座反力轉(zhuǎn)化為