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有限元法作為一種計算方法已經(jīng)在微分方程的數(shù)值求解、工程結(jié)構(gòu)分析、電磁場分析等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜和對精度要求的提高，有限元分析的計算規(guī)模不斷擴大，使很多非常實用的功能如大型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計算、長時程動態(tài)響應(yīng)分析在單臺微機或工作站上無法進行。另一方面，超級計算機在近幾十年來得到了迅速發(fā)展。“銀河”、“曙光”和“神威”系列超級計算機相繼投入使用，說明我國在超級計算機硬件技術(shù)方面已達到國際先進水平。由于具有超強的浮點計算能力、極快的吞吐、海量存儲等特點，超級計算機一直將大規(guī)模科學(xué)計算作為主要的應(yīng)用領(lǐng)域。
有限元法作為一種成熟有效的分析方法，其并行化得到了重視和發(fā)展。但是大型并行有限元分析軟件作為一項具有戰(zhàn)略意義的敏感技術(shù)，對我國的出口一直受到嚴(yán)密控制。我國并行計算的軟件發(fā)展落后于硬件，尚未見成熟高效的并行有限元分析軟件。而且由于超級計算機在結(jié)構(gòu)上千差萬別，其應(yīng)用程序一般是源代碼級兼容，無法直接安裝商業(yè)化的可執(zhí)行程序。該項目針對線性系統(tǒng)，開發(fā)中重點考慮線性方程組求解和矩陣特征值求解。國際上目前沒有公認權(quán)威的對大型稀疏矩陣進行并行線性方程組求解和特征值求解的程序庫。雖然有一些相關(guān)的算法和程序，但對它們的實際效率和適用場合沒有全面客觀的評價和比較，這也說明了大型稀疏矩陣的高效并行算法目前仍是尚未解決的問題。相對于串行有限元軟件，并行程序必須考慮數(shù)據(jù)的有效分布、高效的并行算法。通過矩陣置換可改變矩陣的形態(tài)（數(shù)據(jù)分布），從而可以提高求解效率。而不同的并行算法在求解效率和加速比上有很大差異。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了低成本快速開發(fā)出大型并行有限元分析軟件，選擇了一種對成熟商業(yè)軟件進行并行化的開發(fā)思路。商業(yè)有限元分析軟件具有前、后處理方便；運行狀況輸出詳細；單元類型豐富等優(yōu)點。這些商業(yè)性的串行有限元軟件采用了先進的編程技術(shù)，運行穩(wěn)定，分析規(guī)模一般只受到外部存儲（硬盤）的限制，這些特點是在短期內(nèi)很難做到的。因此將其中的數(shù)學(xué)問題求解并行化是以較少投入獲得較大收益（求解規(guī)模的擴大和時間的縮短）。這里選擇有限元軟件進行并行化。到目前為止對中靜力分析、動態(tài)響應(yīng)分析、模態(tài)分析、屈曲分析進行了并行化開發(fā)，這些功能分別對應(yīng)于理論上，有限元分析的最后都可以歸結(jié)到求解大型線性代數(shù)方程組為剛度矩陣，為載荷向量。
專業(yè)從事機械產(chǎn)品設(shè)計│有限元分析│強度分析│結(jié)構(gòu)優(yōu)化│技術(shù)服務(wù)與解決方案
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