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《中国地震局工程力学研究所》 2011年
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有限单元并行计算方法在地震波动模拟中的应用

陈维  
【摘要】:并行计算技术是目前国际上研究的一个热门的领域,已经被应用在科学以及工程的各个领域。并行计算机的常见系统有以下几种:对称多处理机(SMP,Symmetric Multiprocessor)、分布式共享存储多处理机(DSM,Distributied Shared Memory)、大规模并行处理机(MPP,Massively Parallel Processor)、机群(Cluster),机群是目前应用比较多的一种系统。而在并行计算软件层面,常用的并行模式有MPI(message passing interface)以及PVM(parallel virtual machine)。MPI是一种基于消息传递的并行模式,以其灵活性好、扩展型强的特性广受人们的青睐。在地震工程正演模拟众多的方法中,有限单元法是其中一种有效数值方法。有限单元法能够适应复杂的物理模型以及边界条件,但是有限单元法数据量以及计算量较大,因此,有必要采用并行计算技术。并行计算技术在地震工程领域应用的研究,美国和日本处于世界领先水平,日本和美国都成功的应用了并行计算技术模拟了曾经发生的地震,并且模拟了即将可能发生的地震,得到很多有价值的研究成果。中国在此方面做的研究不多,起步也比较迟。本文就并行计算技术以及其在地震波场正演模拟中的应用做了些研究,主要的研究工作如下: (1)研究了并行有限元方面的基本理论,方法。对在有限单元法中常用的几种方程,探讨了线性方程组的并行计算方法,推导了应用有限单元方法来求解地震波的波动方程并得到其相关线性方程组,为研究并行计算在这方面的研究应用提供了理论依据。 (2)介绍了并行计算的基本概念与理论以及MPI消息传递模型的一些基本理论,并给出了一些MPI基本编程方法,建立了一个以小型工作站为基础的一个并行机群,为本文的研究提供一个平台,整个并行机机群采用WINDOWS操作系统平台,应用MPI消息传递模型,通过相关的算例,验证了其方法的可行性。 (3)总结了在地震工程正演中的应用有限单元方法来求解地震波的波动方程。分析有限元两种并行技术:区域分解法以及大规模稀疏线性方程组并行求解,并在中国地震局工程力学研究所超算中心MPP集群上,对两种方法分别给出算例,证实两种方法的可行性,并且计算了其加速比。 (4)建立了一个模拟二维场地的模型,并划分得到其有限元模型,通过对模型加载震源,研究加载了场地的无反射边界条件,并比较加载无反射边界条件的前后的状况。同样,建立一个模拟场地三维模型,在超算中心对模型进行求解,得到地震波在三维场地上传播的模拟状况,并得到其并行效率的相关数据,说明了本并行方法的可行性。
【学位授予单位】:中国地震局工程力学研究所
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2011
【分类号】:P315.31

【参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张永杰;孙秦;;稀疏矩阵存储技术[J];长春理工大学学报;2006年03期
2 刘启方,丁海平,袁一凡,金星,黄勇;三维地震断层动力破裂的显式并行有限元解法[J];地震工程与工程振动;2003年04期
3 丁海平,刘启方,黄勇,金星;三维地震动场数值模拟并行计算系统[J];地震工程与工程振动;2004年02期
4 裴正林,牟永光;地震波传播数值模拟[J];地球物理学进展;2004年04期
5 周辉,徐世浙,刘斌,何樵登;各向异性介质中波动方程有限元法模拟及其稳定性[J];地球物理学报;1997年06期
6 黄自萍,张铭,吴文青,董良国;弹性波传播数值模拟的区域分裂法[J];地球物理学报;2004年06期
7 刘恩儒;岳建华;刘彦;;具有离散裂缝空间分布的二维固体中地震波传播的有限差分模拟[J];地球物理学报;2006年01期
8 郭桂红;石双虎;剡慧君;马亚维;;基于二维三分量伪谱法模拟数据的EDA介质中横波分裂研究[J];地球物理学报;2008年02期
9 廖振鹏,黄孔亮,杨柏坡,袁一凡;暂态波透射边界[J];中国科学(A辑 数学 物理学 天文学 技术科学);1984年06期
10 廖振鹏,刘晶波;波动有限元模拟的基本问题[J];中国科学(B辑 化学 生命科学 地学);1992年08期
中国博士学位论文全文数据库 前3条
1 吴建平;稀疏线性代数方程组迭代法中的预处理技术研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
2 骆志刚;典型结构大型线性方程组的分布式并行算法研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
3 刘启方;基于运动学和动力学震源模型的近断层地震动研究[D];中国地震局工程力学研究所;2005年
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 傅光耀;王浩;;薄钢铺板对平台主梁变形影响的试验研究和分析[J];四川建筑科学研究;2006年02期
2 常玉珍;吴敏哲;;组合肋壳几何非线性分析[J];四川建筑科学研究;2006年05期
3 王青;徐港;;剪力墙结构弹塑性分析的QR法Ⅱ——计算格式、程序及算例[J];四川建筑科学研究;2006年06期
4 王开强;孙飞飞;胡大柱;;多弹簧梁柱单元在空间钢框架非线性分析中的应用[J];四川建筑科学研究;2007年06期
5 王江;周晖;宋雪峰;;变截面工形柱平面内弹塑性极限承载力研究[J];四川建筑科学研究;2008年01期
6 高轩能;李琨;;变截面门式刚架地震反应研究进展[J];四川建筑科学研究;2008年03期
7 解振涛;吴体;高永昭;张俊发;;采用有限元模拟自由场地震响应的探讨[J];四川建筑科学研究;2009年05期
8 王赞芝;胡如成;张鹏;吴辉琴;邓宇;叶雁冰;黄世斌;陈劲飙;;多跨连续梁弯曲自由振动的波动解法[J];四川建筑科学研究;2010年02期
9 肖烨;陈剑毅;易萍华;;自由度匹配技术在框架结构损伤识别中的应用研究[J];四川建筑科学研究;2011年02期
10 陈庆;项宗方;;地下结构抗震研究现状综述[J];四川建筑科学研究;2011年06期
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1 宫建国;陶钧;曾胜;金涛;;地基平面沉降下的大型石油储罐模态分析[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
2 张应迁;石艳;唐克伦;刘明;;外压容器临界载荷特性研究[A];第七届中国CAE工程分析技术年会暨2011全国计算机辅助工程(CAE)技术与应用高级研讨会论文集[C];2011年
3 王青平;白武明;王洪亮;;多重网格在二维泊松方程有限元分析中的应用[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
4 兰海强;刘佳;白志明;;VTI介质起伏地表地震波场模拟[A];中国科学院地质与地球物理研究所第11届(2011年度)学术年会论文集(上)[C];2012年
5 张伯艳;李德玉;何建涛;;施工期裂缝对拱坝静动力响应的影响[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
6 张翠然;陈厚群;涂劲;;频率非平稳对大岗山拱坝非线性响应的影响[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
7 李同春;朱寿峰;赵兰浩;胡继刚;;考虑坝体与坝肩动力相互作用的坝肩稳定动接触降强算法[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
8 张汉云;张燎军;;基于虚拟裂缝模型的带横缝高拱坝的抗震性能研究[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
9 谯雯;刘国明;;基于黏弹性人工边界的防洪堤动力有限元分析[A];现代水利水电工程抗震防灾研究与进展(2011年)[C];2011年
10 纪军;王安华;任增金;;圆沉箱内隔墙的设置方式[A];中国土木工程学会港口工程分会第七届港口工程技术交流会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 张红哲;车身概念设计智能CAE关键技术的研究[D];长春理工大学;2010年
2 陆军;基于组合学的数据编码方法研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 折勇;直角域中圆形夹杂与裂纹反平面动力的相互作用[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 王学庆;考虑土—结构动力相互作用的巨型框架隔震悬挂结构动力响应分析[D];辽宁工程技术大学;2009年
5 查云飞;类菱形车转向系统研究与分析[D];湖南大学;2010年
6 刘俊峰;海拉尔盆地复杂储层地震识别方法研究[D];中国地质大学(北京);2010年
7 张琦;多核系统中的程序性能优化研究[D];中国科学技术大学;2010年
8 毛海涛;无限深透水地基上土石坝坝基渗流控制计算方法和防渗措施的研究[D];新疆农业大学;2010年
9 潘健怡;铝合金型材挤压的数值模拟及模具结构优化研究[D];华南理工大学;2010年
10 许兰贵;变壁厚大锥度薄壁铝罐成形关键技术的研究[D];华南理工大学;2010年
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1 朱圣鑫;并行GPBiCG(m,l)算法与预处理技术[D];中国工程物理研究院;2010年
2 盛志明;对流扩散方程的并行差分格式[D];中国工程物理研究院;2010年
3 吕信;激光能量沉积光路追踪法及其并行化[D];中国工程物理研究院;2009年
4 胡婷萍;大厚度电子束焊缝的超声检测及缺陷散射信号的研究[D];南昌航空大学;2010年
5 马飞飞;框架结构轻钢加层的地震反应分析研究[D];山东科技大学;2010年
6 王权;起重机减速器变位斜齿轮副有限元仿真分析与研究[D];山东科技大学;2010年
7 夏云清;装载机差速器齿轮的非线性接触与疲劳寿命分析[D];浙江理工大学;2010年
8 王志宽;大直径人工挖孔扩底桩承载力试验研究与工程应用[D];郑州大学;2010年
9 辛栋;纤维增强聚合物复合材料力学性能的数值预测[D];郑州大学;2010年
10 张彩香;发射筒口分瓣式隔水膜刚度强度分析[D];郑州大学;2010年
【二级参考文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 张中杰,滕吉文,何樵登,魏计春,王爱武;三分量地震资料中各向异性检测[J];长春地质学院学报;1994年01期
2 李忠权;应丹琳;郭晓玉;李洪奎;王麒翔;尤东华;王雪峰;陈骁;陈敏;;龙门山汶川地震特征及构造运动学初析[J];成都理工大学学报(自然科学版);2008年04期
3 廖振鹏;杨柏坡;袁一凡;;三维地形对地震地面运动的影响[J];地震工程与工程振动;1981年01期
4 廖振鹏,杨柏坡,袁一凡;暂态弹性波分析中人工边界的研究[J];地震工程与工程振动;1982年01期
5 廖振鹏;无限弹性介质中暂态标量波问题的有限模型[J];地震工程与工程振动;1982年04期
6 廖振鹏;;近场波动问题的有限元解法[J];地震工程与工程振动;1984年02期
7 廖振鹏,刘晶波;离散网格中的弹性波动(Ⅰ)[J];地震工程与工程振动;1986年02期
8 刘晶波,廖振鹏;地震波散射问题的数值解[J];地震工程与工程振动;1987年02期
9 廖振鹏,魏颖;设计地震加速度图的合成[J];地震工程与工程振动;1988年01期
10 刘晶波,廖振鹏;离散网格中的弹性波动(Ⅱ)——几种有限元离散模型的对比分析[J];地震工程与工程振动;1989年02期
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中国期刊全文数据库 前10条
1 冯诗齐;用并行计算构建一个虚拟太空[J];世界科学;2002年10期
2 苑明哲,于海斌,周悦;流水线型并行控制器[J];控制理论与应用;2004年04期
3 于方;;基于LINUX平台的PC机群并行环境的构建与应用[J];阴山学刊(自然科学版);2007年04期
4 刘巧英;乔玉兰;孙玉强;;并行技术领域中调度算法研究[J];中国科技信息;2009年05期
5 徐晓飞;曹祥玉;姚旭;陈盼;;一种基于Doolittle LU分解的线性方程组并行求解方法[J];电子与信息学报;2010年08期
6 费景高;并行显式Runge-Kutta公式的实现[J];计算机工程与设计;1994年05期
7 李强,邹经湘,黄文虎;结构动响应的并行算法[J];工程力学;1999年03期
8 胖质玲,赵芳;电力系统并行计算的实现[J];山东科技大学学报(自然科学版);1999年04期
9 朱小谦,张卫民,宋君强;天气预报有限差分格点模式并行计算研究[J];计算机工程与科学;2004年04期
10 何素贞,李书平,吴晨旭;高性能计算集群系统的设计和实现[J];厦门大学学报(自然科学版);2004年06期
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1 范晓樯;李桦;田正雨;;超声速/高超声速飞行器复杂流场大规模并行数值仿真[A];计算流体力学研究进展——第十二届全国计算流体力学会议论文集[C];2004年
2 齐进;叶文华;;三维激光烧蚀瑞利-泰勒不稳定性并行计算[A];中国空气动力学学会第十届物理气体动力学专业委员会会议论文集[C];2001年
3 张望;王辉;;个性化服务中的并行K-Means聚类算法[A];2007年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(下册)[C];2007年
4 丛鹏;;MPI并行计算实现工业CT图像重建[A];2004年CT和三维成像学术年会论文集[C];2004年
5 丁国昊;罗凯;李伟;李桦;;乘波飞行器气动特性数值模拟与并行计算[A];第三届高超声速科技学术会议会议文集[C];2010年
6 罗文彩;陈小前;;并行计算的多方法优化协作[A];第二十四届中国控制会议论文集(上册)[C];2005年
7 耿江东;薛正辉;高本庆;;应用并行GTD算法计算阵列天线近场受扰[A];第17届全国电磁兼容学术会议论文集[C];2007年
8 唐维军;张景琳;蔚喜军;;三维流体界面不稳定性的并行计算[A];中国工程物理研究院科技年报(2000)[C];2000年
9 左风丽;莫则尧;叶文华;;计算流体三维分裂格式的高效并行计算[A];中国工程物理研究院科技年报(2003)[C];2003年
10 杜志文;曾文华;;网格计算在文本分类中的应用[A];2006年全国开放式分布与并行计算机学术会议论文集(三)[C];2006年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 轶嘉;英特尔全球首个并行计算中心落户无锡[N];人民邮电;2009年
2 江锡民;英特尔并行计算中心落户无锡[N];新华日报;2009年
3 刘琦;伯克利专家展望未来并行计算[N];中国计算机报;2008年
4 均儿;通用计算核动力[N];电脑报;2009年
5 本报记者 马文方;英特尔为何要牵头并行计算[N];中国计算机报;2009年
6 英特尔并行计算实验室研究员 TimothyMattson;并行计算:减少串行软件[N];中国计算机报;2007年
7 英特尔 赵军(Jun Zhao);PC机并行计算革命尚未成功[N];中国计算机报;2009年
8 ;并行计算成PC产业发展瓶颈[N];人民邮电;2008年
9 刘霞;计算能力的提升需要一场革命[N];科技日报;2010年
10 张云泉;并行计算:迎接多核时代的挑战[N];计算机世界;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 陈军;分布式存储环境下并行计算可扩展性的研究与应用[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2000年
2 尹欣;三维弹性问题边界元法并行计算及其工程应用[D];清华大学;2000年
3 陈晓春;基于并行计算的大涡模拟方法及其工程应用基础研究[D];西安建筑科技大学;2004年
4 王开健;基于特大增量步算法的网络并行计算[D];清华大学;2005年
5 张理论;面向气象预报数值模式的高效并行计算研究[D];中国人民解放军国防科学技术大学;2002年
6 寇哲君;可扩展冲击—接触并行计算及其在汽车碰撞模拟中的应用[D];清华大学;2003年
7 刘丽;人工免疫网络研究及应用[D];江南大学;2008年
8 张永彬;岩石破裂过程分析并行计算方法研究[D];东北大学;2007年
9 伍湘君;GRAPES高分辨率气象数值预报模式并行计算关键技术研究[D];国防科学技术大学;2011年
10 吴锋;基于GPU并行计算的数值模拟与燃煤锅炉系统的优化研究[D];浙江大学;2010年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 陈维;有限单元并行计算方法在地震波动模拟中的应用[D];中国地震局工程力学研究所;2011年
2 刘战合;基于复合形方法的翼型优化设计及并行计算研究[D];西北工业大学;2004年
3 金光浩;有向图并行计算中的多目标剖分算法[D];中国工程物理研究院;2005年
4 岳常智;135四气门直喷式柴油机工作过程数值计算[D];大连理工大学;2006年
5 曹大勇;O_2在MgO(100)表面吸附的第一原理分子动力学研究[D];大连理工大学;2004年
6 叶敏娇;Manticore体系结构设计[D];浙江大学;2006年
7 赵玉林;H.26L视频编码器并行性算法研究与实现[D];西南交通大学;2003年
8 吴颖;一种基于LINUX的集群计算系统的设计与实现[D];四川大学;2005年
9 彭虹;分形视频图像压缩并行算法设计[D];福州大学;2006年
10 万婷婷;并行计算的网格应用研究[D];广东工业大学;2006年
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