超算環(huán)境下基于CALCULIX的船舶疲勞強(qiáng)度并行計(jì)算分析技術(shù)研究.pdf

1、在船舶結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度有限元法分析中，通過并行計(jì)算提高計(jì)算效率是眾多學(xué)者研究的課題之一，有限元分析軟件在工程設(shè)計(jì)領(lǐng)域已經(jīng)具有廣泛的應(yīng)用。對(duì)于各種大型和超大型的復(fù)雜結(jié)構(gòu)工程問題，雖然目前計(jì)算機(jī)硬件的配置發(fā)展很迅速，但對(duì)于普通PC機(jī)，受限制于CPU的計(jì)算速度和制約于有限的內(nèi)存空間，對(duì)于一些超大規(guī)模的工程問題，通常會(huì)造成在計(jì)算時(shí)間上的過于漫長(zhǎng)，甚至無法進(jìn)行計(jì)算分析，難以滿足仿真設(shè)計(jì)的效率。這也是有限元分析軟件在工程設(shè)計(jì)仿真中得到更深層次的應(yīng)用而出

2、現(xiàn)的瓶頸問題之一。超級(jí)計(jì)算機(jī)高性能計(jì)算的發(fā)展成為解決工程計(jì)算分析瓶頸的一個(gè)有效解決方法。本文通過研究有限元并行計(jì)算分析技術(shù)，并結(jié)合廣州超算中心先導(dǎo)系統(tǒng)，基于開源有限元求解器建立一個(gè)可用的船舶結(jié)構(gòu)疲勞強(qiáng)度有限元并行計(jì)算分析平臺(tái)，并應(yīng)用于實(shí)際有限元計(jì)算分析中。
　　本文對(duì)有限元分析方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單介紹，并通過分析超級(jí)計(jì)算機(jī)的軟硬件系統(tǒng)環(huán)境、作業(yè)提交模式，分析船舶疲勞強(qiáng)度有限元法在有限元分析軟件中的仿真分析過程，提出將開源有限元求解器Ca

3、lculix基于MPI的分布并行計(jì)算改造，使其適合于在高性能計(jì)算環(huán)境中運(yùn)行。在超級(jí)計(jì)算機(jī)環(huán)境下，以區(qū)域分解并行算法和并行預(yù)處理共軛梯度法為基礎(chǔ)，在各個(gè)計(jì)算節(jié)點(diǎn)上進(jìn)行子區(qū)域并行求解，采用C語言結(jié)合MPI的編程方法，修改Calculix的部分源碼，結(jié)合基于區(qū)域分解的并行求解策略，設(shè)計(jì)適合于有限元分布并行計(jì)算分析系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)調(diào)度策略。為了在超算環(huán)境下實(shí)現(xiàn)有限元并行計(jì)算分析系統(tǒng)，研究Calculix的前后處理模塊以及計(jì)算分析模塊，構(gòu)建出相應(yīng)的系統(tǒng)