【摘要】： 網(wǎng)絡(luò)并行計算是當(dāng)前國內(nèi)外并行計算領(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)合上海市教委重點科研基金項目開展了網(wǎng)絡(luò)機群并行計算環(huán)境下的結(jié)構(gòu)有限元并行算法及其實現(xiàn)的研究,并應(yīng)用于實際結(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)機群并行計算環(huán)境,闡述了并行計算的基本概念,介紹了MPI編程方法。 (2)考慮在工作站機群上實現(xiàn)大型稀疏矩陣和向量乘的負(fù)載平衡。提出了一個快速負(fù)載平衡和有效的消息傳遞技術(shù)相結(jié)合的方法,來緩解計算和節(jié)點間通信,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)偂ｎA(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)并行計算的實施是利用子結(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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7 付朝江;;基于工作站機群并行求解有限元線性方程組[J];計算機工程與設(shè)計;2008年24期

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本文編號：2706262