本文關(guān)鍵詞：基于Calculix的多核并行分析機(jī)制研究及平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著多核處理技術(shù)的發(fā)展,多核并行計(jì)算為復(fù)雜數(shù)值分析提供了強(qiáng)有力的支持,將并行計(jì)算技術(shù)引入結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度有限元分析,可以極大增加數(shù)值分析的規(guī)模,提高分析的速度,極大提高有限元分析的工作效率,進(jìn)一步促進(jìn)有限元在大型結(jié)構(gòu)工程中的運(yùn)用。為了更進(jìn)一步的發(fā)展并行有限元分析,更好的結(jié)合實(shí)際應(yīng)用以及為解決求解復(fù)雜有限元數(shù)值分析的效率和精確度等問(wèn)題提供新的思路和解決辦法,本文探討了開(kāi)源有限元求解器Calculix在廣州超級(jí)計(jì)算中心TH-1-GZ先導(dǎo)系統(tǒng)環(huán)境下的并行有限元分析實(shí)現(xiàn)原理,提出了適用于TH-1-GZ先導(dǎo)系統(tǒng)高性能計(jì)算環(huán)境的Calculix并行化分析解決方案,該方案充分利用了Calculix對(duì)多線程的支持,實(shí)現(xiàn)了Calculix結(jié)合TH-1-GZ高性能計(jì)算平臺(tái)的多核多線程并行計(jì)算改造,能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)船體實(shí)體疲勞強(qiáng)度原始數(shù)據(jù)模型的建模、分析以及計(jì)算,也可對(duì)船舶設(shè)計(jì)工程領(lǐng)域產(chǎn)生的已有模型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本文系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)中充分考慮了多核間的負(fù)載均衡、任務(wù)調(diào)度及有限元稀疏矩陣存儲(chǔ)情況。為實(shí)現(xiàn)負(fù)載均衡,疲勞強(qiáng)度分析的網(wǎng)格劃分采用區(qū)域劃分法,實(shí)時(shí)對(duì)核間的狀態(tài)信息進(jìn)行交互,對(duì)線性方程圖形分解中的矩陣排序算法--最小維度算法進(jìn)行了優(yōu)化以提升多核并行效率和性能。對(duì)船體構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的分析測(cè)試結(jié)果充分表明：Calculix并行化分析可極大提高計(jì)算速度,有效提升工作效率。平臺(tái)通過(guò)B/S方式對(duì)外提供服務(wù)、接口簡(jiǎn)單、使用方便,實(shí)踐證明該平臺(tái)為船舶設(shè)計(jì)人員使用Calculix提供了一種新的有效方法。本課題結(jié)合Calculix及廣州超算中心超級(jí)計(jì)算機(jī)先導(dǎo)系統(tǒng)TH-1-GZ高性能計(jì)算平臺(tái),建立一個(gè)支持大規(guī)模船體結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度并行計(jì)算的基礎(chǔ)平臺(tái),推動(dòng)了有限元并行計(jì)算的發(fā)展,擴(kuò)展了超級(jí)計(jì)算機(jī)的應(yīng)用領(lǐng)域。該系統(tǒng)立足于船舶設(shè)計(jì),服務(wù)于社會(huì)生產(chǎn)和國(guó)家建設(shè),對(duì)提高我國(guó)船舶設(shè)計(jì)的技術(shù)水平具有一定積極意義。對(duì)基于開(kāi)源的有限元求解器建造功能可媲美昂貴的大型商用有限元系統(tǒng)(ANSYS等)進(jìn)行方法和技術(shù)的探索,對(duì)其他領(lǐng)域推廣應(yīng)用超級(jí)計(jì)算機(jī)、打破國(guó)外高技術(shù)壟斷具有非常重要的意義。
【關(guān)鍵詞】：有限元分析 多核多線程 并行計(jì)算 疲勞強(qiáng)度分析
【學(xué)位授予單位】：廣東工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類(lèi)號(hào)】：TP338.6
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-7
• 目錄7-10
• Contents10-13
• 第一章 緒論13-19
• 1.1 引言13
• 1.2 課題研究背景及意義13-15
• 1.2.1 有限元方法13-14
• 1.2.2 并行計(jì)算技術(shù)14
• 1.2.3 課題意義14-15
• 1.2.4 課題來(lái)源15
• 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀分析15-17
• 1.4 論文結(jié)構(gòu)17-19
• 第二章 多核多線程并行技術(shù)19-28
• 2.1 多核處理器19-21
• 2.1.1 多核技術(shù)發(fā)展20
• 2.1.2 多核并行技術(shù)優(yōu)勢(shì)20-21
• 2.2 多核處理技術(shù)關(guān)鍵21-26
• 2.2.1 并行算法22-23
• 2.2.2 并行算法的性能評(píng)價(jià)23-25
• 2.2.3 可擴(kuò)放性度量方法25-26
• 2.3 多核處理機(jī)結(jié)合有限元26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 有限元并行計(jì)算應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)28-37
• 3.1 平臺(tái)功能需求和可行性分析28-29
• 3.2 有限元求解器的選用29-30
• 3.3 先導(dǎo)系統(tǒng)TH-1-GZ高性能計(jì)算平臺(tái)30-33
• 3.3.1 系統(tǒng)概述31-32
• 3.3.2 硬件系統(tǒng)32
• 3.3.3 軟件系統(tǒng)32-33
• 3.4 系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)制研究33-36
• 3.4.1 系統(tǒng)總體架構(gòu)設(shè)計(jì)34
• 3.4.2 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)34-35
• 3.4.3 系統(tǒng)工作流程35-36
• 3.5 本章小結(jié)36-37
• 第四章 系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)37-53
• 4.1 研究目標(biāo)與內(nèi)容37-38
• 4.2 結(jié)構(gòu)分析有限元法研究38-39
• 4.3 稀疏矩陣的存儲(chǔ)方式39-41
• 4.4 稀疏矩陣排序算法41-44
• 4.5 Calculix有限元并行化改造44-51
• 4.5.1 Calculix結(jié)合SPOOLES44-45
• 4.5.2 多核多線程并行化改造45-48
• 4.5.3 稀疏矩陣最小維度排序算法優(yōu)化48-49
• 4.5.4 有限元網(wǎng)格劃分49-50
• 4.5.5 多核并行任務(wù)調(diào)度50-51
• 4.6 本章小結(jié)51-53
• 第五章 系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)與測(cè)試分析53-63
• 5.1 Calculix前端處理模塊CGX53-54
• 5.2 Calculix后端處理模塊CCX54-56
• 5.2.1 相關(guān)附屬包部署54-55
• 5.2.2 CCX在TH-1-GZ上的部署55-56
• 5.3 并行求解矩陣方程主要方法56-58
• 5.4 系統(tǒng)測(cè)試58-62
• 5.4.1 平臺(tái)使用界面58-59
• 5.4.2 功能測(cè)試分析59-61
• 5.4.3 性能測(cè)試分析61-62
• 5.4.4 參數(shù)優(yōu)化62
• 5.5 本章小結(jié)62-63
• 結(jié)論與展望63-65
• 參考文獻(xiàn)65-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文68-70
• 致謝70-71

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3 王琳;魯晶晶;殷克功;;關(guān)于并行計(jì)算在軟件發(fā)展下的研究分析[J];科技信息;2009年14期

4 劉俊莉;王楚斌;林曉銳;司徒祝坤;;并行計(jì)算實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的研究與實(shí)現(xiàn)[J];科技信息;2009年22期

5 潘沙;范曉檣;李曉宇;丁國(guó)昊;馮定華;李樺;;并行計(jì)算在高超聲速流場(chǎng)數(shù)值模擬中的應(yīng)用[J];計(jì)算機(jī)工程與科學(xué);2009年S1期

6 逄華;王龍;王劍輝;;一種基于移動(dòng)Agent的分布式并行計(jì)算模型[J];計(jì)算機(jī)技術(shù)與發(fā)展;2011年02期

7 程建鋼，李明瑞，黃文彬;有限元分析的并行計(jì)算方法[J];力學(xué)與實(shí)踐;1995年04期

8 林彬;;并行計(jì)算的基本問(wèn)題及現(xiàn)狀分析[J];中國(guó)管理信息化;2014年16期

9 林新華;王左利;林新華;;困擾并行計(jì)算的三大問(wèn)題[J];中國(guó)教育網(wǎng)絡(luò);2008年11期

10 ;光計(jì)算[J];中國(guó)光學(xué)與應(yīng)用光學(xué)文摘;2001年04期

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1 黃宇光;;整體同步并行計(jì)算方法的現(xiàn)狀與發(fā)展[A];信息科學(xué)與微電子技術(shù):中國(guó)科協(xié)第三屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];1998年

2 羅文彩;陳小前;;并行計(jì)算的多方法優(yōu)化協(xié)作[A];第二十四屆中國(guó)控制會(huì)議論文集（上冊(cè)）[C];2005年

3 左風(fēng)麗;莫?jiǎng)t堯;葉文華;;計(jì)算流體三維分裂格式的高效并行計(jì)算[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2003）[C];2003年

4 王欣;李志山;張志遠(yuǎn);;并行計(jì)算在彈塑性時(shí)程分析中的應(yīng)用[A];信息化推動(dòng)工程建設(shè)工業(yè)化——第四屆工程建設(shè)計(jì)算機(jī)應(yīng)用創(chuàng)新論壇論文集[C];2013年

5 張理濤;黃廷祝;谷同祥;左憲禹;;一種適合于分布式并行計(jì)算改進(jìn)的平方共軛殘差法[A];2008年全國(guó)開(kāi)放式分布與并行計(jì)算機(jī)學(xué)術(shù)會(huì)議論文集(下冊(cè))[C];2008年

6 肖保國(guó);楊順華;邢建文;趙慧勇;;當(dāng)?shù)刈赃m應(yīng)建表方法在煤油超燃發(fā)動(dòng)機(jī)并行計(jì)算中的應(yīng)用[A];第十四屆全國(guó)激波與激波管學(xué)術(shù)會(huì)議論文集（下冊(cè)）[C];2010年

7 唐維軍;張景琳;蔚喜軍;;三維流體界面不穩(wěn)定性的并行計(jì)算[A];中國(guó)工程物理研究院科技年報(bào)（2000）[C];2000年

8 胡金初;;并行計(jì)算中的任務(wù)分配算法[A];2005年全國(guó)理論計(jì)算機(jī)科學(xué)學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2005年

9 宋庭新;李慧;;面向服務(wù)的有限元并行計(jì)算網(wǎng)格系統(tǒng)設(shè)計(jì)[A];湖北省機(jī)械工程學(xué)會(huì)設(shè)計(jì)與傳動(dòng)學(xué)會(huì)、武漢機(jī)械設(shè)計(jì)與傳動(dòng)學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（2）[C];2008年

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1 軼嘉;英特爾全球首個(gè)并行計(jì)算中心落戶無(wú)錫[N];人民郵電;2009年

2 曙光信息產(chǎn)業(yè)有限公司研發(fā)中心 溫鑫;并行計(jì)算任重道遠(yuǎn)[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2007年

3 英特爾并行計(jì)算實(shí)驗(yàn)室研究員 TimothyMattson;并行計(jì)算:減少串行軟件[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2007年

4 曙光信息產(chǎn)業(yè)有限公司研發(fā)中心 溫鑫;并行計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)概述[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2007年

5 劉霞;計(jì)算能力的提升需要一場(chǎng)革命[N];科技日?qǐng)?bào);2010年

6 安世亞太 雷先華;ANSYS高性能并行計(jì)算[N];中國(guó)航空?qǐng)?bào);2005年

7 張?jiān)迫?并行計(jì)算：迎接多核時(shí)代的挑戰(zhàn)[N];計(jì)算機(jī)世界;2006年

8 本報(bào)記者 馬文方;英特爾為何要牽頭并行計(jì)算[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2009年

9 英特爾 趙軍(Jun Zhao);PC機(jī)并行計(jì)算革命尚未成功[N];中國(guó)計(jì)算機(jī)報(bào);2009年

10 ;Linux下的網(wǎng)絡(luò)并行計(jì)算[N];計(jì)算機(jī)世界;2000年

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1 孫安香;數(shù)值氣象預(yù)報(bào)變分同化的伴隨模式并行計(jì)算[D];中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年

2 張理論;面向氣象預(yù)報(bào)數(shù)值模式的高效并行計(jì)算研究[D];中國(guó)人民解放軍國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2002年

3 龍柏;并行計(jì)算平臺(tái)上的數(shù)據(jù)索引技術(shù)研究[D];中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué);2011年

4 管建和;電磁場(chǎng)有限元法解釋分布式并行計(jì)算的研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）;2006年

5 劉耀儒;三維有限元并行計(jì)算及其在水利工程中的應(yīng)用[D];清華大學(xué);2003年

6 金晶;并行計(jì)算普適編程模型及系統(tǒng)架構(gòu)研究[D];北京郵電大學(xué);2012年

7 盛艷秀;多核異構(gòu)環(huán)境下通用并行計(jì)算框架關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2013年

8 張帆;過(guò)程系統(tǒng)優(yōu)化的分布式并行計(jì)算[D];浙江大學(xué);2002年

9 劉壽生;虛擬現(xiàn)實(shí)仿真平臺(tái)異構(gòu)并行計(jì)算關(guān)鍵技術(shù)研究[D];中國(guó)海洋大學(xué);2014年

10 付朝江;集群MPI環(huán)境下有限元結(jié)構(gòu)分析并行計(jì)算研究[D];上海大學(xué);2006年

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1 顧慧;基于異構(gòu)平臺(tái)的并行計(jì)算性能可視化研究[D];遼寧師范大學(xué);2010年

2 徐曉華;光并行計(jì)算及其在圖像處理和計(jì)算分子生物學(xué)中的應(yīng)用[D];揚(yáng)州大學(xué);2005年

3 田甜;異構(gòu)環(huán)境中并行計(jì)算模型與任務(wù)調(diào)度的研究[D];曲阜師范大學(xué);2010年

4 劉杰;可擴(kuò)展并行計(jì)算及其應(yīng)用研究[D];湖南大學(xué);2009年

5 孔令梅;三維變分同化并行計(jì)算研究及實(shí)現(xiàn)[D];國(guó)防科學(xué)技術(shù)大學(xué);2005年

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8 陳維;有限單元并行計(jì)算方法在地震波動(dòng)模擬中的應(yīng)用[D];中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所;2011年

9 陸良剛;土木工程有限元并行計(jì)算應(yīng)用及其軟件架構(gòu)[D];中國(guó)地震局工程力學(xué)研究所;2011年

10 張立霞;電磁場(chǎng)有限元分析中并行計(jì)算的研究[D];河北工業(yè)大學(xué);2006年

  本文關(guān)鍵詞：基于Calculix的多核并行分析機(jī)制研究及平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：423645