SAPTIS：结构多场仿真与非线性分析软件 开发及应用（之一）

介绍大型结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS,包括软件中所采用的单元类型、方程求解方法、大坝全过程仿真的开挖浇筑模拟方法、水化热模型、通水冷却模型、温度边界条件、弹性模量模型、徐变度模型、自生体积变形以及掺MgO混凝土特性等,还给出了分析结果表达方式。该软件已成功应用于三峡、二滩、龙滩、小湾、溪洛渡、锦屏、丹江口等四十余个大中型水利水电工程的混凝土坝和其他结构温度场、应力场仿真分析、温控防裂和大坝真实工作性态研究,取得了良好的经济效益。应用成果表明,SAPTIS采用的计算模型能正确反映混凝土材料的热学特性、混凝土结构的应力和变形特性,具有计算速度快、计算规模大、结果精度高等优点。     

SAPTIS:结构多场仿真与非线性分析软件开发及应用(之四)

本文重点介绍大型结构多场仿真与非线性分析软件SAPTIS的水管冷却模拟功能及其在工程的应用情况,SAPTIS软件可提供等效算法和精细算法两种模拟水管冷却效果的功能,文中分别从平面二维和空间三维的角度对比分析了等效算法和精细算法的异同点所在,等效算法可以从平均意义上模拟水管冷却效果,具有计算简单、规模较小的特点,而精细算法则可以以较高的精度模拟出水管周边的温度分布,但需要进行精细网格剖分,计算工作量大。因此,相对而言,等效算法在工程中的适用性更好,应用也更为广泛;文中最后简要介绍了水管冷却模型在国内几个特高拱坝中应用的实例。     

SAPTIS：结构多场仿真与非线性分析软件 开发及应用（之二）

为进行复杂混凝土和岩体结构工作性能安全的非线性分析,采用FORTRAN语言开发了多场仿真与非线性分析软件SAPTIS。以一重力坝工程为例采用不同屈服准则所作的分析结果进行了对比研究,介绍了SAPTIS软件在拱坝、重力坝和地下洞室等几种典型工程问题中的应用情况。最后提出了不同类型的问题或结构需要选用合适的屈服准则和非线性模型。     

SAPTIS：结构多场仿真与非线性分析软件

SAPTIS程序是以有限单元法为基本方法的仿真计算程序,本文通过对有限元并行化关键技术的讨论给出了SAPTIS程序的并行策略,介绍了SAPTIS软件方程组求解部分的三种并行化方式：（1）对原有PCG求解器基于OpenMP进行了较细粒度的并行化实现;（2）基于MPI环境对SAPTIS丰富了Krylov子空间类方法及多种预条件技术的并行求解器;（3）基于OpenMP环境丰富了稀疏直接解法的并行求解器。测试结果表明,三种并行化方案求解效率都很高,各有特色,丰富了SAPTIS的求解功能。此外,GPU求解功能也正在开发之中,这也将使SAPTIS程序的求解功能更强大,适用性更好。