基于多重多级子结构的静力响应并行分析

研究背景及意义

1.超算硬件水平不断提高,但有限元分析方面没有与之相适配的有限元计算软件。

2.不同的计算环境拥有不同的计算性能以及硬件配置,算法往往不能最大限度利用。

3.结构规模庞大,高精度仿真需求,以及多场、多尺度、非线性分析。

传统并行方法

区域分裂并行:将有限元结构分解为若干子结构对每个子结构进行求解。

有限元单元计算并行:将所有单元按照数据并行的并行模型进行并行。

线性代数方程组求解器并行:对求解线性代数方程组的数值计算进行并行。

多重多级子结构

20世纪70年代, 大连理工大学的钟万勰先生在之前子结构主从关系的基础上,引入了多层级概念以及刚体位移表示方法,将子结构拓展到多维度多层级,提出多重多级子结构理论。

基于多重多级子结构的静力响应并行分析的图1
 

算法优势

避免重复相似结构的计算,通过多层级子结构进而节省单节点计算内存。

 

自动多重子结构

由美国德州大学教授J.K. Bennighof及其学生于1992年提出,Bennighof教授的博士生M.F. Kaplan于2001年在其博士论文中实现。调用METIS图剖分软件,使用图分裂理论将整体模型的单元节点关系转换为图,将子结构划分问题作为优化问题进行求解。求解目标为最小截权

基于多重多级子结构的静力响应并行分析的图2
基于多重多级子结构的静力响应并行分析的图3

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并行算例

基于多重多级子结构的静力响应并行分析的图4
基于多重多级子结构的静力响应并行分析的图5

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并行算例

基于多重多级子结构的静力响应并行分析的图6

来源:SIPESC

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