JIFEX軟件有限元分析并行化.pdf

1、隨著現(xiàn)代力學(xué)、計算數(shù)學(xué)和計算機技術(shù)等學(xué)科的發(fā)展，有限元分析軟件作為一個具有鞏固理論基礎(chǔ)和廣泛應(yīng)用效力的數(shù)值分析工具，為解決復(fù)雜的工程分析計算問題提供了有效幫助，在國民經(jīng)濟建設(shè)和科學(xué)技術(shù)發(fā)展中發(fā)揮了重大的作用。由大連理工大學(xué)工程力學(xué)系和工業(yè)裝備結(jié)構(gòu)分析國家重點實驗室共同研制開發(fā)的具有自主版權(quán)的有限元分析軟件JIFEX軟件就是其中之一。但是，由于受計算機CPU計算速度的限制以及有限存儲空間的制約，使用傳統(tǒng)的有限元分析軟件分析超大規(guī)模的工程問

2、題，往往會造成計算時間過于漫長，甚至無法進(jìn)行分析計算。這一點已成為傳統(tǒng)有限元分析軟件在工程實踐中得到更深層次應(yīng)用的瓶頸問題之一。 近年來，由于高速網(wǎng)絡(luò)的迅猛發(fā)展，使得機群并行計算成了當(dāng)前國際上并行計算的一個主要方向。機群并行計算具有巨大的計算潛能、良好的性能價格比和可擴展性，以及靈活的體系結(jié)構(gòu)等優(yōu)點。將機群技術(shù)與傳統(tǒng)有限元計算技術(shù)相結(jié)合，有效提高分析速度，解決超大型有限元分析時間過長的問題，是當(dāng)前國內(nèi)外有限元研究與應(yīng)用領(lǐng)域中最引

3、人注目的前沿課題之一。 本文對并行計算和消息傳遞接口MPI進(jìn)行了簡單介紹，研究了基于分布式網(wǎng)絡(luò)并行計算環(huán)境的有限元分布式并行算法。經(jīng)過分析之后對JIFEX軟件有限元分析部分采用了方程組并行直接解法，該解法穩(wěn)定性好、精度高、便于對現(xiàn)存的串行算法程序進(jìn)行修改。在增加并行求解模塊的基礎(chǔ)上保留了JIFEX軟件的原有接口。文中設(shè)計并實現(xiàn)了一維變帶寬存儲矩陣的LDLT分解算法和三角形方程組的并行解法。由于大型結(jié)構(gòu)剛度矩陣比較大，采用了矩陣的