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)

1、分類號(hào)：U D C ： 密級(jí)：學(xué)校代號(hào)：學(xué) 號(hào)：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(jī)制研究及平臺(tái)設(shè)計(jì)與實(shí)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(jì)算為復(fù)雜數(shù)

2、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(jí)計(jì)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(shí)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(jì)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(duì)多線程的支持，實(shí)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(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

4、、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(duì)船體構(gòu)件疲勞強(qiáng)度的分析測(cè)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(jì)算速度，有效提升工作效率。平臺(tái)通過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(jí)計(jì)算機(jī)先導(dǎo)系統(tǒng)T H 一1 一G Z 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)