进化并行有限元位移反分析方法研究及应用new

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1、进化并行有限元位移反分析方法研究及应用‘茹忠亮1冯夏庭1，2扬成祥1张友良2姜谙男1(1．东北大学资源与土木工程学院沈阳110004：2．中国科学院武汉岩土力学研究所武汉430071)摘要把遗传算法和区域分解并行有限元算法结合，设计了进化并行有限元位移反分析算法，采用Visualc++开发了进化并行有限元位移反分析计算软件GAParallelFEM3D(v1．O)。遗传算法随机产生一组初始参数．

2、；上并行有限元正算计算的洞室开挖关键点位移与监测位移的差值平方和作为适应值，对该组参数进行遗传操作，产生下一组可行参数．经过不断地进化运算搜索出最优参数。计算平台为自主开发的基于Windows操作系

3、统的MPI网络并行机群，GAParallelFEM3D同时发挥了遗传算法搜索空间大、收敛快和并行有限元计算规模大、计算效率高的特点，在PC机群上实现了大型岩土工程材料参数的快速反演。关键词遗传算法，区域分解，并行有限元，参数反演分类号O319，56文献标识码A文章编号1000—6915(2011)01—0001—02StudyonEVOLUTIoNARYPARALLELfemFORDISPLACEMENTBACKANALYSISandtheirapplicationsRuZhonglian91FengXiatin91．2YangChengxian91ZhangYoulian92JiangAn

4、nanln．SchoolofResourcesandCivilEngineering,NortheasternUniversity，Shenyang110004China；2InstituteofR0ckandSoilMechanics，TheChineseAcademyofSciences，Wuhan430071China)AbstractCombinedgeneticalgorithms(GAs)withdomaindecompositionparallalFEM，designedparallelFEMevolutionarydisplacementbackanalysisalgorit

5、hm，developedcorrespondingprogram—GAParal—IelFEM”(version1．0)usingC*．InitialparameterswercgivenbyGAs，aftertheparallelFEMpositiveanalysis。computingthefitnesswhichwasthesquaresumofthedifferencebetweenFEManalysisandin·sitemonitorofthekeypointsdisplacement，agroupofnewparametersweregeneratedbytheoperatio

6、nsofGAs，oparationsweradoneuntilthebestparametershavebeenfounded．ParallelcomputingplatformiscarriedoutontheindependendybuiltPCclusterbasedonMPInetwork,Windowsoperationsystem．GAParallelireM3”exertsbothGA'sattribute：largesearchspace，quicklyconvergeandparallelFEM’Sattribute：largescalecapability,higheff

7、iciency,thenmakesasuccessfulbackanalysisoflarge—scalegeo—engineeringOilPCcluster．KeywordsGeneticalgorithms，Domaindecomposition，Parallelfiniteelementmethod，Backanalysis1引言位移反分析法是近几十年逐渐发展起来的应用性很强的岩土力学的一个重要分支，它以工程现场的量测位移作为基础信息来反求实际岩体的力学参数、底层初始地应力等，为数值分析在岩土工程中·国家重点基础研究发展规划973项目(2002CB412708)l国家自然科学基金重点

8、项日(50325414和50539090)作者简介：茹惠亮，男，29岁，博士研究生，1999年毕业于东北大学挠源与土木工程学院建筑专业，现为东北大学资源与土木工程学院博士研究生，主要从事岩士工程并行有限元计算研究工作。204第九届全国岩石力学与工程学术大会论文集的成功应用提供符合实际的基本参数，为岩士工程的现场监控和信息化设计提供科学依据111o自1972年Kavanagh“’利用有限元方法成功地对固体介质弹