【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及结构非线性求解，特别涉及一种结构非线性自调整变步长求解方法。
技术介绍
1、结构的非线性静力和动力分析计算，本质是非线性方程式的求解。求解结构非线性问题，是为了确保计算收敛。通常情况下，我们将一个荷载求解步骤，拆分为多个求解步骤。
2、我们将原荷载求解步称为母步，将拆分后的求解步称为子步。非线性静力分析和动力分析，按照指定荷载加载情况，均会产生有序多个母步。对于母步求解，常规方法为：对所有母步求解，人为指定同一数量的子步数。在这些母步中，有的母步非线性效应强，有些母步非线性效应弱。所以，常规方法存在以下弊端：
3、(1)若设置子步数量少，计算非线性效应强的母步时，迭代计算将会不收敛。而为了促进收敛，需要增大子步数量，造成之前所有已完成计算的母步结果全部作废。需按照新的子步数量重新迭代计算，大大降低了计算速度；
4、(2)若设置子步数量多时，非线性效应弱的母步会因子步数量多造成计算时间的浪费。
5、综上所述，现有技术中，对于子步收敛的计算存在计算效率差的问题。
6、因此，提供一种结构非线性自调整变步长求解方法，用于解决上述技术问题，是非常有必要的。
技术实现思路
1、本专利技术实施例提供一种结构非线性自调整变步长求解方法，能解决相关技术中对于子步收敛的计算，存在计算效率差的问题。
2、一方面，本专利技术实施例提供了一种结构非线性自调整变步长求解方法，包括以下步骤：
3、设置子步的迭代计算
4、设置单个子步的迭代次数iter，限制单个子步最大迭代数量itermax及子步数量substep；
5、起始步骤：由第一子步i＝1开始，获取该子步的结构变形xi及该子步的外荷载fi、外荷载增量δf、收敛外荷载fα；
6、判断步骤：对第i子步进行迭代计算，获取i子步迭代结构残力fc和结构新增变量dx，将迭代的结构残力fc与荷载收敛条件feps及结构新增变形量值dx与变形收敛条件xeps进行对比，判断该子步是否收敛，
7、若为否，则更新子步数量substep＝2(substep-i+1)，并返回步骤“起始步骤”；
8、若为是，则当子步迭代数到达预设值后，输出该母步迭代结果。
9、进一步地，所述“判断步骤”，具体包括以下步骤：
10、子步数量substep的第i个子步不收敛的情形：
11、获取第i个子步的第1次迭代至itermax次迭代的结构残力fc的绝对值与荷载收敛条件feps的大小关系及结构新增变形量值dx的绝对值与变形收敛条件xeps的大小关系，且每次迭代均不收敛。
12、进一步地，所述“判断步骤”，具体包括以下步骤：
13、子步数量substep的存在上一子步收敛和下一个子步不收敛的情形：
14、获取上一子步由第1次迭代至第is次迭代的结构残力fc的绝对值与荷载收敛条件feps的大小关系及结构新增变形量值dx的绝对值与变形收敛条件xeps的大小关系，且第is次迭代为收敛；
15、更新子步：i<substep，i＝i+1，进入下一个子步的迭代计算；
16、将上一子步获得的结构变形xi、外荷载增量δf及收敛外荷载fα代入该子步，计算结构残力fc的绝对值与荷载收敛条件feps的大小关系及结构新增变形量值dx的绝对值与变形收敛条件xeps的大小关系，且下一子步存在不收敛。
17、进一步地，所述“判断步骤”，具体包括以下步骤：
18、子步数量substep的全部子步收敛：
19、获取上一子步收敛的结构变形xi及收敛外荷载fα代入该子步，计算结构残力fc的绝对值与荷载收敛条件feps的大小关系及结构新增变形量值dx的绝对值与变形收敛条件xeps的大小关系，且所有substep子步的迭代全部收敛。
20、进一步地，所述“则当子步迭代数达到预设值后，输出该母步迭代结果”，具体包括以下步骤：
21、判断该子步迭代数是否达到substep，i≥substep，
22、若为否，则增加子步序号i＝i+1，第i个子步初始变形xi＝xi-1，并返回步骤“判断步骤”；
23、若为是，则将该子步的最终结果作为该母步迭代结果输出。
24、进一步地，所述“外荷载增量δf”，具体包括以下获取方式：
25、基于该母步的外荷载f、该子步的收敛外荷载fα及子步数量substep，获取外荷载增量δf。
26、进一步地，所述“该子步的外荷载fi”具体包括以下获取方式：
27、基于收敛外荷载fα的起始值、外荷载增量δf及该子步序号i，获取起始的外荷载fi。
28、进一步地，所述“该次迭代的结构残力fc”，具体包括以下获取方式：
29、基于该子步的外荷载fi及结构抗力fk，获取该次迭代的结构残力fc。
30、进一步地，所述“结构抗力fk”，具体包括以下获取方式：
31、基于该次迭代变形xi及非线性刚度k(x)，获取结构切线刚度kt；
32、基于结构切线刚度kt及迭代变形xi，获取结构抗力fk。
33、进一步地，所述“结构新增变形量值dx”，具体包括以下获取方式：
34、基于该次迭代的结构残力fc及结构切线刚度kt，获取结构新增变形量值dx。
35、本专利技术提供的技术方案带来的有益效果包括：
36、在对每一个母步进行迭代计算时，依据母步的收敛情况合理调整子步的数量，与此同时，保留已计算收敛结果，仅更新未收敛荷载的子步数量，利用较少的子步数量迭代得到母步计算的结果。提高了计算效率。克服了现有技术中对于子步收敛的计算存在计算效率差的问题。
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1.一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“判断步骤”，具体包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“判断步骤”，具体包括以下步骤：
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5.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“则当子步迭代数达到预设值后，输出该母步迭代结果”，具体包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“外荷载增量ΔF”，具体包括以下获取方式：
7.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“该子步的外荷载Fi”具体包括以下获取方式：
8.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“该次迭代的结构残力Fc”，具体包括以下获取方式：
<...【技术特征摘要】
1.一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“判断步骤”，具体包括以下步骤：
3.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“判断步骤”，具体包括以下步骤：
4.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“判断步骤”，具体包括以下步骤：
5.如权利要求1所述的一种结构非线性自调整变步长求解方法，其特征在于，所述“则当子步迭代数达到预设值后，输出该母步迭代结果”，具体包括以下步骤：
6.如权利要求1所述的一种结...
【专利技术属性】
技术研发人员：苑仁安，汪珍，王哲尧，张明金，秦顺全，郑清刚，张景峰，霍学晋，陈宇，梅大鹏，
申请(专利权)人：中铁大桥勘测设计院集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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