有限元方法在結(jié)構(gòu)分析領(lǐng)域有著廣泛地應(yīng)用。傳統(tǒng)有限元軟件的開(kāi)發(fā)基于面向過(guò)程的思想并采用Fortran語(yǔ)言,存在著可擴(kuò)展性差、代碼重用性低、可維護(hù)性差等缺陷,很大程度上限制了有限元軟件的發(fā)展。同時(shí),近年來(lái)科學(xué)研究和工程技術(shù)迅速發(fā)展,具有龐大的自由度的大型或者超大型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)的數(shù)量增加,利用有限元法基于CPU串行平臺(tái)對(duì)這些結(jié)構(gòu)分析時(shí),分析過(guò)程耗時(shí)較長(zhǎng),計(jì)算效率低,無(wú)法滿足設(shè)計(jì)及施工進(jìn)度的要求。為了克服基于面向過(guò)程設(shè)計(jì)的有限元軟件的不足,提高計(jì)算效率,針對(duì)實(shí)際工程和科學(xué)研究的需要,開(kāi)展本文的研究工作。本文采用模塊化設(shè)計(jì)方法完成結(jié)構(gòu)非線性分析軟件的架構(gòu)搭建。根據(jù)非線性有限元理論分析充分了解材料非線性問(wèn)題的特性和非線性方程組的基本數(shù)值解法,明確非線性有限元問(wèn)題基本分析步驟,從而確定軟件系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),進(jìn)行模塊劃分,明確每個(gè)模塊的功能、接口以及模塊間的調(diào)用關(guān)系。采用面向?qū)ο笏枷?用程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言設(shè)計(jì)每個(gè)模塊的細(xì)節(jié),將結(jié)構(gòu)非線性有限元分析問(wèn)題及其數(shù)值解法轉(zhuǎn)化為計(jì)算機(jī)程序,基于模塊化方法完成結(jié)構(gòu)彈塑性軟件架構(gòu)的搭建。建立了基于Qt和VTK的有限元軟件前處理可視化系統(tǒng)。為方便用戶對(duì)模型進(jìn)行查看和使用本文程序進(jìn)行... 

【文章來(lái)源】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)黑龍江省 211工程院校 985工程院校

【文章頁(yè)數(shù)】：75 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 課題來(lái)源及研究的背景和意義
        1.1.1 課題來(lái)源
        1.1.2 研究的背景和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究現(xiàn)狀及分析
        1.2.1 有限元分析軟件模塊化設(shè)計(jì)的研究現(xiàn)狀
        1.2.2 基于GPU高性能并行計(jì)算研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要內(nèi)容
第2章 異構(gòu)平臺(tái)非線性軟件模塊化設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 非線性有限元基本原理與軟件模塊劃分
    2.3 基于CPU平臺(tái)結(jié)構(gòu)非線性軟件有限元模型模塊化
        2.3.1 有限元域類的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        2.3.2 節(jié)點(diǎn)類設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        2.3.3 單元類的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        2.3.4 材料類的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        2.3.5 截面類設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        2.3.6 高斯點(diǎn)類設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
    2.4 基于異構(gòu)平臺(tái)的分析模塊設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
        2.4.1 異構(gòu)平臺(tái)的設(shè)計(jì)
        2.4.2 求解器類設(shè)計(jì)
        2.4.3 系統(tǒng)方程類設(shè)計(jì)
    2.5 框架擴(kuò)展性設(shè)計(jì)以及擴(kuò)展性能測(cè)試
    2.6 軟件正確性驗(yàn)證
    2.7 本章小結(jié)
第3章 可視化模塊及前處理接口設(shè)計(jì)
    3.1 引言
    3.2 前處理接口設(shè)計(jì)
        3.2.1 節(jié)點(diǎn)信息提取
        3.2.2 單元信息提取
        3.2.3 集合信息提取
        3.2.4 截面信息提取
        3.2.5 邊界條件信息提取
        3.2.6 荷載信息提取
        3.2.7 分析步信息提取
    3.3 基于Qt的可視化界面設(shè)計(jì)
        3.3.1 可視化界面菜單欄設(shè)計(jì)
        3.3.2 可視化界面工具欄設(shè)計(jì)
        3.3.3 可視化圖形顯示窗口設(shè)計(jì)
        3.3.4 可視化界面整體布局
    3.4 基于VTK的圖形交互設(shè)計(jì)
        3.4.1 模型顯示設(shè)計(jì)
        3.4.2 世界坐標(biāo)系顯示
        3.4.3 交互器模塊設(shè)計(jì)
    3.5 模型文件讀取與可視化系統(tǒng)結(jié)果正確性驗(yàn)證
    3.6 本章小結(jié)
第4章 基于異構(gòu)平臺(tái)非線性軟件加速性能測(cè)試
    4.1 引言
    4.2 軟件擴(kuò)展性能測(cè)試
        4.2.1 單元擴(kuò)展性能測(cè)試
        4.2.2 求解器擴(kuò)展性能測(cè)試
    4.3 基于異構(gòu)平臺(tái)梁柱結(jié)構(gòu)靜力彈性分析
    4.4 本章小結(jié)
結(jié)論
參考文獻(xiàn)
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于VTK與QT的地震數(shù)據(jù)三維可視化研究與實(shí)現(xiàn)[J]. 夏成靜,石深涵,熊杰,張成云,張伊.  電腦知識(shí)與技術(shù). 2017(12)
[2]CPU+GPU并行計(jì)算技術(shù)在復(fù)雜結(jié)構(gòu)非線性分析中的應(yīng)用[J]. 喬保娟,李志山,曹勝濤,劉春明,侯曉武,楊志勇.  建筑結(jié)構(gòu). 2015(23)
[3]有限元GPU加速計(jì)算的實(shí)現(xiàn)方法[J]. 張健飛,沈德飛.  計(jì)算機(jī)輔助工程. 2014(02)
[4]ANSYS和Abaqus軟件GPU加速性能典型算例測(cè)試與分析[J]. 王惠,郭培卿,陳小龍.  計(jì)算機(jī)工程與科學(xué). 2013(11)
[5]大規(guī)模有限元系統(tǒng)的GPU加速計(jì)算研究[J]. 劉小虎,胡耀國(guó),符偉.  計(jì)算力學(xué)學(xué)報(bào). 2012(01)
[6]面向?qū)ο蟮姆蔷�性有限元軟件框架設(shè)計(jì)[J]. 韓峻,施法中.  計(jì)算機(jī)工程. 2009(08)
[7]基于PC的OpenGL跨平臺(tái)實(shí)現(xiàn)及性能研究[J]. 朱奕杰.  計(jì)算機(jī)應(yīng)用. 2007(05)
[8]面向?qū)ο笥邢拊绦蛟O(shè)計(jì)——程序構(gòu)架[J]. 魏泳濤,于建華,陳君楷.  四川大學(xué)學(xué)報(bào)(工程科學(xué)版). 2001(04)
[9]三維圖形API的分析與比較[J]. 洪磊,謝康林.  小型微型計(jì)算機(jī)系統(tǒng). 1999(05)
[10]面向?qū)ο笥邢拊绦虻念愒O(shè)計(jì)[J]. 周本寬,曹中清,陳大鵬.  計(jì)算結(jié)構(gòu)力學(xué)及其應(yīng)用. 1996(03)

碩士論文
[1]基于VTK的有限元軟件GUI界面研究[D]. 王松.重慶交通大學(xué) 2016
[2]采用面向?qū)ο蠹夹g(shù)研發(fā)非線性有限元計(jì)算程序[D]. 劉聲浩.西南交通大學(xué) 2015
[3]基于GPU的稀疏線性方程組求解及其應(yīng)用[D]. 張志能.南昌大學(xué) 2013
[4]基于GPU的高性能有限元方法研究[D]. 李熙銘.吉林大學(xué) 2011
[5]面向?qū)ο蠓蔷�性有限元程序設(shè)計(jì)方法研究[D]. 宗欣.中國(guó)工程物理研究院 2004
[6]面向?qū)ο蟮姆蔷�性有限元程序框架設(shè)計(jì)[D]. 朱曉光.大連理工大學(xué) 2002



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