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基于Java多线程的有限元并行计算的研究

袁加全  
【摘要】:土木工程技术的发展,使得设计和建造各种各样的大型或超大型的复杂结构成为可能。有限单元法是现代工程设计和分析的重要数值方法之一,用有限单元法结构分析软件对工程问题进行数值分析已成为大型工程设计必须的环节。但要对这些大型或超大型复杂结构进行有效的结构分析,需要有高性能的计算资源、有效的算法和先进的软件编制手段。 并行机的出现为复杂结构精细分析提供了硬件基础,但由于高层次并行软件的缺乏使得并行计算机往往只能由专业程序员使用。目前处理器价格低廉使得中小型的多处理机较普及,为普通程序员研究并行计算提供了条件,然而面向应用领域的并行应用软件开发远未达到实用程度。 面向对象方法是公认的编制复杂软件系统的有效方法,Java是一种纯面向对象的编程语言,它为程序员实现用面向对象技术编程奠定了良好的基础,特别是它的多线程技术也是构建并行系统的有效于段。所以基于Java多线程技术研究有限元并行计算是很有应用前景的。 针对以上现状,本文的思路是:利用最新的计算机软件技术(基于面向对象的程序设计方法)结合土木工程结构分析的有限单元法,研究和探讨了基于Java基本类库的面向对象有限元抽象架构,并结合有限元并行计算方法设计了可复用的有限元并行应用架构,在此基础上基于Java多线程技术实现了一个在多处理机环境下的有限元并行应用系统,最后编制了一个求解线性方程组的并行求解器。 本文的研究内容如下: ①设计和实现了一个面向对象有限元抽象架构。 ②构建了面向对象有限元并行应用架构体系。 ③设计了一个基于Java多线程的有限元并行计算系统。 ④实现了一个在多处理机环境下线性方程组的并行求解器。


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