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申请/专利权人：大连理工大学

摘要：本发明公开了一种结构刚度矩阵的并行集成方法，属于结构分析技术领域。本发明方法通过引入影响单元自由度列表、刚度转存数组等进行单元刚度向整体刚度集成过程中的数据中转，对结构整体刚度矩阵集成的实现流程进行了优化，实现了刚度集成的全过程并行化，避免了传统刚度矩阵集成方法因需对不同单元刚度矩阵进行叠合导致的并行困难、计算效率低的问题。对于结构非线性分析问题，由于需在分析过程中反复更新和集成结构整体刚度，实现刚度矩阵的并行集成可有效提升结构非线性分析效率。本发明具有较为广泛的适用性，可用于对众多领域的结构非线性分析进行计算加速。

主权项：1.一种结构刚度矩阵的并行集成方法，其特征在于，包括以下步骤：1预处理计算，包含如下步骤：1.1确定结构模型每个结点的整体自由度编码和局部自由度编码，并建立单元各结点局部自由度编码与对应整体自由度编码的对应关系；整体自由度编码即总码；局部自由度编码即局部码；1.2建立对应每个自由度总码的影响单元自由度列表；对于某个自由度，该列表通过将其影响单元的所有结点自由度总码进行顺序堆叠形成，并包括该自由度本身；进一步建立数据长度与每个自由度的影响单元自由度列表相等的实数数组，该实数数组称为刚度转存数组，并赋任意初值，刚度转存数组用于在单元刚度矩阵向整体刚度矩阵集成时对各单元刚度进行临时中转；1.3对于每个自由度，确定其每个影响单元的自由度总码数组在相应影响单元自由度列表中的索引信息，简称为IEDOFI数组；2实时刚度矩阵集成，包含如下步骤：2.1计算各单元的单元刚度矩阵，简称单刚；对于每个单元，将其单刚中每一行或列元素分别取出，根据其所对应总码和单元号，调取预处理阶段所建立IEDOFI数组中的索引信息，根据该索引信息将单刚逐行存储在刚度转存数组中的对应位置；2.2对于每个自由度，将影响单元自由度列表中的数据按照升序排列，并获取原始影响单元自由度列表中各元素在升序排列之后的索引序列，进一步根据该索引序列对刚度转存数组进行排列，保证两数组在重排列前后各元素间的对应关系保持不变；2.3对于每个自由度，将重排列后的影响单元自由度列表进行遍历，顺序计算该列表中重复元素的索引序列，并获取重复元素数值，根据该索引序列提取重排序后刚度转存数组中相关元素并进行求和，计算结果代表整体刚度矩阵中与该自由度所对应行或列所有非零元素，重复元素数值代表每个非零元对应的列或行号；2.4结合适当的矩阵稀疏存储格式，将步骤2.3所得整体自由度各行或列所有非零元素及其对应列或行号进行组装，即可完成结构整体刚度矩阵的集成更新；2.5将影响单元自由度列表恢复为原始状态。

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