机群环境下面板堆石坝施工加载有限元并行计算方法研究

【摘要】：有限元计算方法的并行化是一大发展趋势,基于分布存储的各种并行算法研究日趋成熟。本文首先对并行计算机体系结构和有限元并行方法进行了介绍和总结,研究了波前法及多波前并行处理技术,针对面板堆石坝结构规则、断面连续的特点,将其应用在面板堆石坝施工加载三维有限元并行计算中。 本文主要内容包括： 1.构建了一个实用的局域网机群系统计算平台。针对当前大型并行计算机价格昂贵,不易推广的现状,利用教研室现成的资源搭建了机群系统,实现了基于Windows XP操作系统和MPI-2消息传递标准的并行编程环境。 2.利用多波前并行处理技术实现了结构弹塑性有限元并行计算。按主从并行组织模式,所有进程对剖分的子结构独立对其波前静凝聚为局部界面方程,主进程组装总体界面方程并对其进行求解,所有进程根据界面节点位移增量解回代求出子结构节点位移、单元应变及应力。 3.改进了面板堆石坝三维有限元并行计算,应用在水布垭面板堆石坝三维弹塑性有限元分析中,体现了面板堆石坝施工分期填筑和蓄水过程中荷载逐渐施加、材料刚度分阶段变化的特点,通过对计算结果分析和比较,表明该算法有效可行。