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...     

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...     

基于PANDA框架的并行有限元模态分析程序开发和应用

为提高大型结构振动分析的规模、精度和效率,基于面向对象有限元并行计算框架PANDA和高性能矩阵特征问题并行求解算法,开发出适用于大规模结构振动问题计算的并行有限元模态分析程序;在超级计算机银河YH和曙光5000A上,通过不同算例验证该程序的正确性和可靠性.以某靶室结构为研究对象演示该程序的应用,指出实际应用时需注意加速...     

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...     

构件化领域框架设计与实现

文中介绍了由东北大学软件中心研究的构件化领域框架系统ＮＥＳＣ。它以构件技术、软件体系结构技术和应用软件开发技术为基础,采用了界面、规则和存储的层次化结构,实现了规则控制、时空关系描述、可视化信息表达、构件静态组合、功能动态组合、分布式构件管理等功能。框架体系结构设计通过应用－技术二维划分、功能提取、局部封闭和全局分层等技术实现,可望达到合理规划设计构件,简化依赖关系,提高运动效率,增强构件通用性以     

构件框架模型的设计与应用

文章通过介绍构件及其相关理论知识,利用java语言的跨平台性和可移植性特点,结合J2EE规范及作为企业构件的EJB,采用构件开发技术,提出了构建企业应用框架模型的设计思想,并通过一个ERP项目子模块实例加以实现。     

构件化mbedOS工程框架研究与实现

mbedOS是ARM公司于2014年开始推出的一款面向智能终端与物联网节点的实时操作系统.针对其官网提供的庞大资源体系,抽取出面向特定应用的工程框架,对实际应用开发具有重要价值.通过深入分析mbedOS资源的构成,厘清其结构关系,根据嵌入式软件工程的基本原理,以构件为基础,以软件最小系统为核心,提出可移植、易扩充的基于...     

面向对象的非线性有限元软件框架设计

阐述面向对象的非线性有限元软件框架设计,在前人成果的基础上,力求软件框架更灵活、更完善。采用模型分析方法与有限元模型分离的方式,明确描述各类之间的依赖关系以及相互之间的传递消息过程,建立非线性有限元软件的框架结构。增加有限元软件的模块化、代码的重用性和易扩展性,解决长期以来存在于非线性有限元开发的一个重要难题。     

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。     

计算机有限元仿真在钢缆在线定量检测中的应用

钢缆在线检测时,钢缆与检测设备之间相对运动,钢缆中产生的涡流严重影响缺陷定量检测的精度。采用电磁场有限元专业软件,选择二维轴对称柱坐标系,创建钢缆缺陷检测结构的几何实体模型,利用瞬态求解器数值计算了磁路磁力线分布和钢缆截面涡流分布。研究发现：随着速度的增加,磁路磁力线密度逐渐增加,涡流密度先增加后减小,磁力线和涡流的扩散方向与速度方向有关。研究结果与国外发表文献中的实验结果相符合,验证了有限元仿真在钢缆在线检测中的有效性。     

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.