基于Calculix的有限元并行算法優(yōu)化研究.pdf

1、有限元法是結(jié)構(gòu)分析中應(yīng)用最廣泛的數(shù)值分析法，在國(guó)防和經(jīng)濟(jì)建設(shè)領(lǐng)域的大規(guī)?？茖W(xué)計(jì)算中占據(jù)重要的地位。隨著并行計(jì)算的不斷發(fā)展，有限元并行計(jì)算為復(fù)雜數(shù)值分析提供了有力的支持，增加了數(shù)值分析的規(guī)模，提高了計(jì)算的速度和工作效率，促進(jìn)有限元在大型結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用。隨后，有限元分析軟件的出現(xiàn)有效的繼承了有限元技術(shù)，其具有分析準(zhǔn)確可靠、計(jì)算效率高、使用方便、易于擴(kuò)充和修改等特點(diǎn)，促進(jìn)了有限元并行化的發(fā)展。在商業(yè)有限元分析軟件處于主導(dǎo)地位的環(huán)境下，本文結(jié)

2、合廣州超算先導(dǎo)系統(tǒng)的有限元并行計(jì)算分析平臺(tái)，以開(kāi)源有限元求解器Calculix為對(duì)象，對(duì)其進(jìn)行多線程和多進(jìn)程改造和并行算法優(yōu)化。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對(duì)有限元并行計(jì)算結(jié)合實(shí)際應(yīng)用和求解復(fù)雜數(shù)值計(jì)算問(wèn)題，探討了開(kāi)源有限元求解器Calculix在廣州超算先導(dǎo)系統(tǒng)下的并行有限元平臺(tái)實(shí)現(xiàn)原理，給出了并行化改造方案，方案對(duì)平臺(tái)的功能需求和可行性進(jìn)行探索，給出了Caculix有限元求解器和Spooles和Arpack之間聯(lián)合求解的系統(tǒng)

3、框架和工作流程。⑵深入剖析有限元求解器Calculix的計(jì)算模塊CCX，充分利用CCX對(duì)多線程的支持，設(shè)計(jì)P_solver接口實(shí)現(xiàn)多進(jìn)程的并行化改造，實(shí)現(xiàn)了對(duì)船舶構(gòu)件疲勞分析數(shù)據(jù)的并行計(jì)算。⑶針對(duì)提高平臺(tái)在船舶疲勞強(qiáng)度分析中大規(guī)模數(shù)值計(jì)算分析的效率問(wèn)題，本文給出基于列主元的多行雙門(mén)檻的不完全LU分解預(yù)處理方法，證明該方法下的不完全LU分解可以進(jìn)行下去，運(yùn)用實(shí)際算例進(jìn)行測(cè)試。⑷對(duì)船體部件的結(jié)構(gòu)疲勞分析測(cè)試結(jié)果表明:Calculix的多進(jìn)程