基于calculix的多核并行分析機制研究及平臺設(shè)計與實現(xiàn)

1、分類號：U D C ： 密級：學(xué)校代號：學(xué) 號：廣東工業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文( 工學(xué)碩士)1 18 4 52 l l1 2 0 3 0 3 4基于C a l c u l i x 的多核并行分析機制研究及平臺設(shè)計與實現(xiàn)程順超指導(dǎo)教師姓名、職稱： 愿玲量』塾援．企業(yè)導(dǎo)師姓名、職稱： 玉專業(yè)或領(lǐng)域名稱： 信皇皇垣焦王猩學(xué)生所屬學(xué)院： 魚! 墾工猩堂隨論文答辯日期： 2 Q ! §生墨旦摘要摘要隨著多核處理技術(shù)的發(fā)展，多核并行計算為復(fù)雜數(shù)

2、值分析提供了強有力的支持，將并行計算技術(shù)引入結(jié)構(gòu)疲勞強度有限元分析，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題提供新的思路和解決辦法，本文探討了開源有限元求解器C a l c u l i x 在廣州超級計算中心T H —1 ．G Z 先導(dǎo)系統(tǒng)環(huán)境下的并行有限元分析

3、實現(xiàn)原理，提出了適用于T H 一1 ．G Z 先導(dǎo)系統(tǒng)高性能計算環(huán)境的C a l c u l i x 并行化分析解決方案，該方案充分利用了C a l c u l i x 對多線程的支持，實現(xiàn)了C a l c u l i x 結(jié)合T H 一1 一G Z高性能計算平臺的多核多線程并行計算改造，能夠?qū)崿F(xiàn)對船體實體疲勞強度原始數(shù)據(jù)模型的建模、分析以及計算，也可對船舶設(shè)計工程領(lǐng)域產(chǎn)生的已有模型數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。本文系統(tǒng)實現(xiàn)中充分考慮了多核間的負(fù)載均衡

4、、任務(wù)調(diào)度及有限元稀疏矩陣存儲情況。為實現(xiàn)負(fù)載均衡，疲勞強度分析的網(wǎng)格劃分采用區(qū)域劃分法，實時對核間的狀態(tài)信息進(jìn)行交互，對線性方程圖形分解中的矩陣排序算法一最小維度算法進(jìn)行了優(yōu)化以提升多核并行效率和性能。對船體構(gòu)件疲勞強度的分析測試結(jié)果充分表明：C a l c u l i x 并行化分析可極大提高計算速度，有效提升工作效率。平臺通過B ／S 方式對外提供服務(wù)、接口簡單、使用方便，實踐證明該平臺為船舶設(shè)計人員使用C a l c u l i

5、 x 提供了一種新的有效方法。本課題結(jié)合C a l c u l i x 及廣州超算中心超級計算機先導(dǎo)系統(tǒng)T H 一1 一G Z 高性能計算平臺，建立一個支持大規(guī)模船體結(jié)構(gòu)疲勞強度并行計算的基礎(chǔ)平臺，推動了有限元并行計算的發(fā)展，擴展了超級計算機的應(yīng)用領(lǐng)域。該系統(tǒng)立足于船舶設(shè)計，服務(wù)于社會生產(chǎn)和國家建設(shè)，對提高我國船舶設(shè)計的技術(shù)水平具有一定積極意義。對基于開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)( A N S Y S 等)