面向对象有限元并行计算框架PANDA的并行机制

为实现面向对象有限元并行计算框架PANDA对高性能计算的支持,分别从并行计算流程、区域分解、分区信息和通信封装等部分设计PANDA框架在并行计算方面的数据结构.在计算流程中建立区域分解和并行求解器的配合协作方式,进而描述进行区域分割的3种网格剖分方法;对分区边界单元和节点信息的组织以及对并行通信操作的封装使复杂的并行通...     

面向对象有限元并行计算框架PANDA

为提高我国工程数值模拟软件的开发能力,面向武器工程大规模并行计算需求,基于层次化、模块化及面向对象的现代软件设计技术,分析探讨有限元并行计算框架的设计方法,形成初步的基础开发框架PANDA 0.1版;详细描述PANDA框架的层次结构设计,并探讨该基础开发框架设计中的底层网格数据结构设计、有限元共性管理模块及并行策略等部分关键技术;简要介绍PANDA框架的扩展应用方法.研究表明：采用框架技术进行结构力学有限元程序开发,具有高效、快速和便捷等优点.     

面向对象有限元并行计算框架PANDA的应用模板

为解决面向对象有限元软件框架PANDA的应用问题,降低使用PANDA框架进行并行应用程序开发的难度,提高软件开发的重用性,从PANDA的框架设计、PANDA的应用模板和应用测试等3方面介绍针对不同物理问题的程序建立机制,即PANDA框架的使用方法--应用模板方法.PANDA框架的开发目前处于初始阶段,为提高其易用性仍需...     

PANDA的功能可扩展性设计与应用

针对有限元分析软件功能的可扩展性需求,介绍面向对象有限元并行计算框架PAN DA的单元设计和单元类的扩充方法.在PANDA中,单元分析被抽象成单元算法和材料本构模式,并提供单元类型、材料模型的接口服务,用户可以根据不同的应用需求构成并实例化不同的C++抽象基类来解决实际问题.单元类的扩展步骤为:在ElementList...     

面向对象有限元并行计算框架PANDA的多物理场耦合服务

针对结构分析软件面向多物理场的应用,分析讨论面向对象有限元并行计算框架PANDA的多物理场耦合服务设计,即多物理场分析类型的扩充能力、不同物理场间的数据传递和多物理场耦合分析的求解策略.在PANDA提供的多物理场耦合服务的基础上,开展热-力耦合分析功能的程序开发,实现热弹性分析功能.热弹性分析算例计算结果与ANSYS的...     

面向对象有限元并行计算框架PANDA求解器的服务构件化设计与集成

针对很多结构有限元程序需要使用数值方法进行系统方程组求解的共性特点,提出对数值求解部分进行构件化设计,形成求解器服务,用于面向对象有限元并行计算框架PANDA为不同应用类型的有限元程序开发提供数值算法.将美国Livermore国家实验室开发的数值求解器库HYPRE作为数值求解构件集成到PANDA框架中,利用其提供的数值...     

机载光电平台内框架刚度及模态有限元分析

机载光电平台采用四框架二轴结构,它克服了二框架结构不能垂直对地跟踪的缺点,并提高了跟踪精度,随着精度的提高对框架的要求越来越高.应用有限元模态分析理论,对平台内框架的动态特性进行研究.在UG平台建立内框架三维实体模型,并对框架结构进行合理的简化.通过Patran有限元分析软件前后处理功能对框架采用合理单元进行网格划分,并建立有限元模型.计算出其前10阶固有频率和振型,根据计算的结果找出其结构的薄弱环节,提出改进方案并重新分析.另外,采用新型铝基复合材料以达到提高框架刚度和谐振频率从而达到提高整个平台精度的目的.最后对比三种分析的结果选出最优方案.     

一个科学计算领域的面向对象并行应用框架

本文讨论了一个面向对象的分布式并行应用开发环境ＰＯＯＭＡ。     

基于层次化数据结构的并行有限元计算

高效数据结构及并行算法是大规模并行有限元计算的关键。本文面向非结构网格,提出了一种层次化的数据结构,并在该数据结构基础上设计了并行有限元算法。最后,用数值算例验证了数据结构和并行算法的正确性和并行可扩展性。     

三维结构分析并行自适应有限元软件PHG-Solid

介绍了所研制的一个开源三维结构分析并行自适应有限元软件PHG-Solid。它是以并行自适应有限元软件平台PHG为基础开发的,支持在纯三维结构上进行并行自适应有限元分析。与现有的商业和开源结构分析有限元软件相比,PHG-Solid的特点和优势在于:1)支持完全自动化且高度并行的自适应有限元计算;2)能稳健高效地求解大规模问题,具有很好的计算规模可扩展性;3)易于扩展,用户可根据需要添加相应的计算模块。通过几个大型数值算例来展示该软件的计算能力和并行可扩展性,其中的最大计算规模超过了5亿自由度,最大并行规模达到了1024个MPI进程。     

基于有效并行求解策略的显式有限元分析并行算法

针对大规模结构非线性动力问题的有限元分析非常耗时,基于消息传递接口（MPI）机群环境,提出多种基于并行求解策略的显式有限元并行算法。基于显式消息传递的区域分解技术,采取重叠、非重叠区域分解技术及动态任务分配方法,通过将计算与通信重叠,优化处理器间的通信,对非重叠通信区域分解并行算法、重叠通信区域分解并行算法、群动态任务分配算法、动态任务分配算法及动态负载平衡算法进行研究。为在机群环境下实现非线性动力有限元分析,开发了基于有效并行求解策略的显式有限元并行算法。编写了基于消息传递编程模式的并行有限元程序,在工作站机群上实现了数值算例,分析了算法的性能,并与传统的Newmark算法进行了比较。算例表明：群动态任务分配算法的性能优于动态任务分配算法,低于区域分解算法的性能,动态负载平衡算法最优。对相同规模的问题提出的算法比Newmark算法快,优于Newmark算法。对结构非线性动力问题的有限元分析,所提出的并行算法是可行有效的。     

利科有限元分析软件开发

针对现有的通用CAE分析软件不能满足水工结构和岩土工程领域数值分析的需求,国内外还没有一款功能较完备的水工结构和岩土工程通用的CAE软件的问题,开发出面向水工结构和岩土工程设计、咨询、科研与高等教育的专业有限元分析软件——利科有限元分析软件(LinkFEA).计算模块的设置主要满足该领域中坝、闸、隧道和地下洞室、各类岩质土质边坡等中的渗流场、温度场、应力场(或位移场)及这3个场之间的耦合计算和结构安全性分析需求.前处理模块的功能有几何建模、有限元网格生成以及材料参数、载荷、初始条件和边界条件的设定等;后处理模块包括强度分析、渗透稳定性分析、边坡稳定分析和洞室围岩稳定性分析等,有限元计算结果和分析结果都能以等值线图或云图显示.LinkFEA已经过国内多个工程的渗流和应力(变形)计算的检验.     

基于龙格库塔法的弹塑性有限元并行计算

基于MPI集群环境对弹塑性区域分解有限元并行计算进行研究。提出了基于三阶和四阶的龙格库塔（Runge-Kutta）方法对应力-应变关系进行积分的算法。积分过程中自动调整子步大小来控制积分过程中的误差。研制了采用最小残余平滑法的子结构预处理共轭梯度并行求解算法。算法在基于工作站机群的并行环境下实现。计算结果表明：该算法具有良好的并行加速比和效率,是一种有效的并行求解算法。     

基于光纤智能夹层的车架有限元分析与试验研究

以某型轻卡车架为研究对象,建立了车架有限元模型,提出采用光纤智能夹层结构分析弯曲、扭转工况下车架的应力分布。采用波分复用形式构建了分布式光纤智能夹层传感器网络,对车架在弯曲、扭转工况下车架关键点的应力分布进行了试验研究,并用Patran软件进行了车架结构静强度的有限元分析。试验结果与有限元模拟结果吻合得较好。该研究结果为同型车型开发、改型及优化设计提供了技术手段和依据。