[发明专利]一种基于AMGPCG算法的高层建筑结构高效分析方法

权利要求书

1.一种基于AMGPCG算法的高层建筑结构分析方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、解析高层建筑结构模型：读取包含高层建筑结构模型有限元分析所需全部信息的文本文件，并将读取到的解析信息存入计算机内存；

S2、组装矩阵：根据步骤S1中存入计算机内存中的解析信息，生成各单元刚度矩阵，然后将单元刚度矩阵组装成为结构总体刚度矩阵；

S3、添加边界条件：采用置大数法将高层建筑结构模型的边界条件信息添加至结构总体刚度矩阵中；

S4、格式转换：将添加了边界条件的高层建筑结构总体刚度矩阵转换为压缩稀疏行格式存入计算机内存；

S5、并行计算：将S4中的结构总体刚度矩阵和荷载列阵传入GPU中采用AMGPCG算法进行并行计算，获得高层建筑结构分析结果；

步骤S5中的采用AMGPCG算法进行并行计算还包括如下子步骤：

S501、采用AMG算法对结构总体刚度矩阵和荷载列阵进行预处理，获得AMG预处理子；

S502、调用PCG算法对AMG预处理子进行计算，获得高层建筑结构分析结果；

步骤S501还包括：

利用结构总体刚度矩阵和荷载列阵信息构建由细到粗的网格层次结构；最细网格层Ω¹＝Ω，相应的最细网格算子为A₁＝A，最粗网格层Ωⁿ；随后利用网格层次结构和Galerkin方法构造插值算子、限制算子和粗网格算子；

构造完成后，进行多重网格迭代，过程包括初始化、前光滑、粗网格校正和后光滑；

前光滑指在当前网格层对方程A_lv＝b进行若干次光滑，次数由测试决定；粗网格校正指将细网格上的残差向量限制到相邻粗网格，并在粗网格上调用若干次多重网格迭代过程求解方程A_l+1e_l+1＝r_l+1；后光滑指在细网格上对方程A_lv＝b进行若干次光滑；

计算进行至最粗网格层时，直接求解相应方程组，获得AMG预处理子；

步骤S501之前还包括：确定AMG预处理子光滑子的松弛系数；

利用高层建筑结构刚度矩阵生成平台，生成一系列规模不等但标准层一样的高层建筑结构的总体刚度矩阵；

利用不同的松弛系数设置求解相应的大型稀疏线性方程组，迭代次数最少时，相应的松弛系数为AMG预处理子光滑子的松弛系数；

还包括：确定AMG预处理子光滑子的粗化方式；

根据AMG预处理子光滑子的松弛系数，采用经典粗化和聚集粗化两种粗化方式，对比算法迭代至收敛的时间，将用时较短的粗化方式确定为AMG预处理子光滑子的粗化方式。

2.根据权利要求1所述的基于AMGPCG算法的高层建筑结构分析方法，其特征在于，还包括：确定AMG预处理子光滑子的光滑次数；

分别采用1，2，3，4次光滑次数进行测试，得到效率最高的光滑次数为最优光滑次数。

3.根据权利要求1所述的基于AMGPCG算法的高层建筑结构分析方法，其特征在于，还包括：确定AMG预处理子光滑子的最粗网格解法；

采用以LU法为代表的直接法和JACOBI方法为代表的迭代法进行测试，效率较高的确定为最粗网格解法。