【摘要】：討論了億萬(wàn)單元有限元模型的可擴(kuò)展并行計(jì)算方法。從軟件和硬件兩個(gè)方面提出了前處理、并行計(jì)算方法、程序算法、后處理實(shí)現(xiàn)等核心問(wèn)題的解決方案。采用網(wǎng)格加密方法生成一億單元的有限元模型,利用對(duì)偶原始有限元撕裂內(nèi)聯(lián)法(FETI-DP)求解系統(tǒng)方程�；趫D論理論建立了子區(qū)域間的通訊拓?fù)潢P(guān)系,實(shí)現(xiàn)了子區(qū)域間點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通訊,避免速度慢、通信量大的全局通訊。在自主開(kāi)發(fā)程序基礎(chǔ)上,增加相應(yīng)模塊,采用面向?qū)ο缶幊碳夹g(shù)和MPI消息傳遞庫(kù)開(kāi)發(fā)程序。對(duì)一個(gè)一億多單元的工程實(shí)例運(yùn)用5000核并行計(jì)算,得到了超線性加速比。計(jì)算結(jié)果在專用圖形工作站上進(jìn)行后處理,顯示和交互操作速度良好。研究在兩方面實(shí)現(xiàn)了突破:一是將模型規(guī)模提高到了一億多單元;二是同時(shí)調(diào)用了5000個(gè)計(jì)算核來(lái)并行運(yùn)算,并得到了很高效率。高分辨率有限元并行模擬研究成果可為巖土工程中結(jié)構(gòu)特別復(fù)雜、計(jì)算區(qū)域特別大、地質(zhì)情況復(fù)雜等模擬提供很好的技術(shù)方法和實(shí)現(xiàn)手段。
[Abstract]:The expandable parallel computing method for the finite element model of hundreds of millions of elements is discussed. The solutions to the core problems such as pre-processing, parallel computing method, program algorithm, post-processing implementation and so on are put forward from two aspects of software and hardware. The mesh encryption method is used to generate a finite element model of 100 million elements, and the dual primitive finite element tearing inline method (FETI-DP) is used to solve the system equation. Based on the theory of graph theory, the topological relation of communication between sub-regions is established, and the point-to-point communication between sub-regions is realized, which avoids the global communication with slow speed and large amount of communication. On the basis of the independent development program, the corresponding modules are added, and the object-oriented programming technology and MPI messaging library are used to develop the program. The superlinear speedup is obtained by using 5000 core parallel computation for an engineering example of more than 100 million units. The calculation results are processed on the special graphics workstation, and the speed of display and interactive operation is good. The research has achieved a breakthrough in two aspects: one is to increase the scale of the model to more than 100 million units, the other is to call 5,000 computing cores simultaneously to parallel operation, and get a very high efficiency. High-resolution finite element parallel simulation results can provide a good technical method and means for geotechnical engineering simulation, such as the structure is especially complex, the calculation area is especially large, the geological situation is complex, and so on.
【作者單位】： 中國(guó)科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展計(jì)劃(973計(jì)劃)(No.2014CB047100) 國(guó)家自然科學(xué)基金(No.11272330) 中科院“十二五”信息化專項(xiàng)(No.XXH12503-02-02-11)~~
【分類(lèi)號(hào)】：TB115

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