【摘要】： 網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算是當(dāng)前國內(nèi)外并行計(jì)算領(lǐng)域中最引人注目的前沿課題之一,有限元法是當(dāng)今用于結(jié)構(gòu)分析問題的有效方法。將并行計(jì)算技術(shù)引入結(jié)構(gòu)有限元分析,可以增大結(jié)構(gòu)分析的規(guī)模,提高分析的速度,從而促進(jìn)有限元在大型結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用。本文結(jié)合上海市教委重點(diǎn)科研基金項(xiàng)目開展了網(wǎng)絡(luò)機(jī)群并行計(jì)算環(huán)境下的結(jié)構(gòu)有限元并行算法及其實(shí)現(xiàn)的研究,并應(yīng)用于實(shí)際結(jié)構(gòu)分析。 本文在基于MPI集群環(huán)境下,所做工作的主要內(nèi)容如下: (1)利用工作站構(gòu)建了網(wǎng)絡(luò)機(jī)群并行計(jì)算環(huán)境,闡述了并行計(jì)算的基本概念,介紹了MPI編程方法。 (2)考慮在工作站機(jī)群上實(shí)現(xiàn)大型稀疏矩陣和向量乘的負(fù)載平衡。提出了一個(gè)快速負(fù)載平衡和有效的消息傳遞技術(shù)相結(jié)合的方法,來緩解計(jì)算和節(jié)點(diǎn)間通信,并且,通過I/O延遲隱藏和整體負(fù)載平衡使I/O開銷能有效地分?jǐn)�。預(yù)處理共軛梯度法(PCGM)是求解線性方程組的有效迭代方法。本文對預(yù)處理共軛梯度并行算法進(jìn)行研究。對存儲(chǔ)方式進(jìn)行詳細(xì)分析。編程中采用了稀疏矩陣向量相乘的優(yōu)化技術(shù)。數(shù)值結(jié)果表明設(shè)計(jì)的并行算法具有良好的加速比和并行效率。 (3)提出了粗細(xì)網(wǎng)格與預(yù)處理共軛梯度法結(jié)合的并行有限元算法。從多重網(wǎng)格剛度矩陣推導(dǎo)出有效的預(yù)處理子。實(shí)現(xiàn)了對矩形網(wǎng)格的線彈性力學(xué)問題的并行求解,對其并行性能進(jìn)行詳細(xì)討論。計(jì)算結(jié)果表明該算法具有良好的并行加速比和效率,是一種有效的并行算法。 (4)將采用區(qū)域分解技術(shù)的并行有限元方法應(yīng)用于工作站機(jī)群的分布式并行環(huán)境。提出了基于單元區(qū)域分解的共軛梯度并行算法,對壩體結(jié)構(gòu)進(jìn)行求解,對其并行性能進(jìn)行分析。 (5)以子結(jié)構(gòu)模態(tài)綜合分析為基礎(chǔ),提出一種求解大型結(jié)構(gòu)特征值問題的并行解法。采用子結(jié)構(gòu)模態(tài)綜合算法,結(jié)構(gòu)特征模態(tài)采用子空間迭代方法并行求解。這種子空間迭代法的子結(jié)構(gòu)并行計(jì)算的實(shí)施是利用子結(jié)構(gòu)的剛度陣和質(zhì)量陣而不必完全組集系統(tǒng)剛度陣和質(zhì)量陣求解綜合系統(tǒng)的特征值問題。數(shù)值結(jié)果表明
【學(xué)位授予單位】：上海大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2006
【分類號】：TP338.6

【引證文獻(xiàn)】

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1 付朝江;;隱式非線性動(dòng)力分析有限元并行求解格式[J];工程力學(xué);2010年10期

2 丁玉波;陳秀華;汪海;;全機(jī)模型靜強(qiáng)度分析的多區(qū)域并行計(jì)算[J];航空計(jì)算技術(shù);2010年05期

3 付朝江;;基于工作站機(jī)群的有限元結(jié)構(gòu)分析并行計(jì)算[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2008年23期

4 付朝江;;基于龍格庫塔法的彈塑性有限元并行計(jì)算[J];計(jì)算機(jī)工程與應(yīng)用;2011年27期

5 付朝江;;閘門結(jié)構(gòu)分析的有限元并行計(jì)算[J];福建工程學(xué)院學(xué)報(bào);2010年04期

6 付朝江;;圓柱殼的非線性有限元分析及其并行求解[J];力學(xué)與實(shí)踐;2011年04期

7 付朝江;;基于工作站機(jī)群并行求解有限元線性方程組[J];計(jì)算機(jī)工程與設(shè)計(jì);2008年24期

8 付朝江;;隨機(jī)有限元分析的二級區(qū)域分解并行求解算法[J];應(yīng)用力學(xué)學(xué)報(bào);2012年04期

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2 丁玉波;區(qū)域分解技術(shù)在飛機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度計(jì)算中的應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2011年

3 王文昌;數(shù)值流形法的前后處理與并行計(jì)算方法研究[D];長江科學(xué)院;2011年

4 馮沖;基于紋理的矢量場可視化并行方法研究[D];中國海洋大學(xué);2008年

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本文編號：2706262