發(fā)布時(shí)間：2018-10-13 11:23

【摘要】：針對(duì)彈塑性問(wèn)題的有限元分析非常耗時(shí),基于消息傳遞接口(MPI)集群環(huán)境,提出了殘余平滑的子結(jié)構(gòu)預(yù)處理共軛梯度并行算法。采取區(qū)域分解,將子結(jié)構(gòu)通過(guò)界面條件處理為獨(dú)立的有限元模型。整體分析時(shí),每個(gè)處理器僅存儲(chǔ)與其相關(guān)的子結(jié)構(gòu)信息并生成局部剛度矩陣。采用對(duì)角存儲(chǔ)方式和最小殘余平滑法,設(shè)計(jì)出了結(jié)合殘余平滑(MR)的并行子結(jié)構(gòu)預(yù)處理共軛梯度(PCG)算法。并行算法中對(duì)負(fù)載平衡進(jìn)行了探討,對(duì)處理器間的通信進(jìn)行了優(yōu)化。利用子步法對(duì)彈塑性應(yīng)力應(yīng)變進(jìn)行積分,根據(jù)預(yù)定的容許值自動(dòng)調(diào)整每個(gè)子步的大小來(lái)控制積分過(guò)程的誤差。在工作站集群上實(shí)現(xiàn)了數(shù)值算例,分析了算法的性能,計(jì)算性能與傳統(tǒng)的PCG算法進(jìn)行了比較。算例顯示:所提算法具有良好的加速比和效率,優(yōu)于傳統(tǒng)的PCG算法,對(duì)彈塑性問(wèn)題的有限元分析,是一種有效的并行求解算法。
[Abstract]:The finite element analysis of elastoplastic problems is time-consuming. Based on the (MPI) cluster environment of message passing interface, a substructure preprocessing conjugate gradient parallel algorithm is proposed. The substructure is treated as an independent finite element model through interfacial conditions by domain decomposition. In global analysis, each processor only stores the substructure information associated with it and generates a local stiffness matrix. Using diagonal storage method and minimal residual smoothing method, a parallel substructure preconditioned conjugate gradient (PCG) algorithm combined with residual smooth (MR) is designed. Load balancing is discussed in parallel algorithm and communication between processors is optimized. The elastic-plastic stress-strain integration is carried out by substep method and the error of the integration process is controlled automatically by adjusting the size of each sub-step according to the predetermined allowable value. A numerical example is implemented on a workstation cluster. The performance of the algorithm is analyzed and compared with the traditional PCG algorithm. Numerical examples show that the proposed algorithm has a good speedup and efficiency, and is superior to the traditional PCG algorithm. The finite element analysis of elastic-plastic problems is an effective parallel algorithm.
【作者單位】： 福建工程學(xué)院土木工程學(xué)院;福建省土木工程新技術(shù)與信息化重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室;
【基金】：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51378124)
【分類(lèi)號(hào)】：TP338.6

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