沖擊-接觸問題的并行計算研究.pdf

1、沖擊-接觸問題廣泛存在于工程應用和實際生活中，數(shù)值模擬是研究此類問題的有效手段之一。由于該問題的強烈非線性以及接觸面處理的復雜性，沖擊-接觸問題的數(shù)值模擬通常需要進行幾天甚至幾個月才能完成。隨著模擬精度要求和模擬規(guī)模的日益增加，沖擊-接觸問題的并行計算越來越受到關注。同時，高性能計算機的多層體系結構也為設計與之相適應的接觸并行算法提出了挑戰(zhàn)。
　　本文首先提出了適用于有限元共享內存并行計算的結塊方法。結合基于性能測試的OpenMP

2、并行化方法，采用循環(huán)級和子程序級的結塊方法，不僅可有效提高程序的Cache命中率，而且可增加OpenMP并行任務的粒度。測試算例表明結塊能顯著提高程序性能。
　　其次，針對沖擊-接觸計算中的復雜接觸計算，設計了基于桶排序的并行自動接觸算法。通過對接觸計算區(qū)域的空間剖分，桶排序，使得接觸計算中全局搜索的局部化。最終可實現(xiàn)復雜接觸問題的自動接觸計算。
　　結合并行自動接觸算法，設計了適應碰撞問題顯式有限元計算的雙重區(qū)域分割并行算

3、法。根據(jù)顯式有限元接觸計算中的數(shù)據(jù)依賴關系，內力并行計算采用基于圖剖分的靜態(tài)區(qū)域分割算法;而針對接觸關系的時變特性，接觸力并行計算采用基于幾何剖分的動態(tài)區(qū)域分割算法。雙重區(qū)域分割算法能實現(xiàn)內力并行計算和接觸力并行計算中的負載平衡?；谙鬟f模型的并行程序測試說明該程序具有較好的并行效率。
　　最后，本文使用了適應CLUMPS(CLUster of MultiProcessorS，多處理器集群)體系結構的混合編程方法對程序性能進行