二维含动边界流场的并行计算

将并行计算方法应用于含运动边界流场的数值模拟,采用弹簧方法生成非结构运动网格.并行程序结构采用主从模式,主进程只负责数据的发送和接收,每个从进程的计算任务对应一个子区域.通过守恒型ALE(Arbitrary Lagrangian-Eulerian)方程的求解,对NACA0012翼型振动问题进行了数值模拟,并对不同分区数目情况下的计算时间、并行计算加速比和并行计算效率进行了比较.算例结果表明,随着分区数的增加,进行计算CPU的效率先增加后下降,而并行计算的加速比不断增加.     

拱坝-地基系统的三维有限元并行计算

拱坝稳定和破坏过程的三维有限元分析,对高性能并行计算提出了很高的要求.采用节点联系矩阵的概念,基于Jacobi预处理共轭梯度法,推导了适用于分布存储并行机的有限元并行element-by-element(EBE)方法,可以避免形成整体刚度矩阵,显著减少内存需求,并可自动实现计算任务的分配.编制了有限元并行计算程序,采用悬臂梁算例对其进行了验证,然后应用于二滩拱坝的有限元数值分析.计算结果表明,对拱坝-地基系统这样复杂的三维结构,有限元EBE方法是一种很有效的并行计算方法.     

注射模冷却过程模拟的并行算法

根据边界元方法形成的系数矩阵的形态特点和计算机多核技术,提出了利用异步IO线程实现的矩阵并行生成算法和基于处理器时滞的线性稠密阵的并行SOR迭代解法,实现了注射模冷却过程模拟的并行计算,解决了该过程中所采用的边界元方法不适应并行计算的难题.数值结果表明,该算法在双核计算机上缩短了注射模冷却过程模拟1/3的计算时间.     

GPU加速的2维矩量法研究

矩量法(MOM)是求解电磁场散射和辐射问题的一种常用数值方法,当未知量数目比较大时,其计算需要大量的时间开销.引入计算统一设备架构(CUDA)技术,在图形处理器(GPU)上实现并行MOM,并且与传统的中央处理器(CPU)串行计算比较,验证GPU计算结果的准确性.在未知量数目不同时,分析MOM中的阻抗矩阵填充和共轭梯度(CG)迭代法的加速情况.当未知量数目较大时,计算速度与CPU相比可提升数十倍.     

用有限元法计算透平叶片在离心力场中的振动固有频率

本文用三角形平板单元计算透平叶片的固有频率及固有振型,特别是计算了旋转叶片的动频率,在电子计算机上进行计算时,为减少计算工作量及节约所占内存,采用了以下的措施:建立节点的平均坐标,对刚度和质量矩阵进行降阶处理,用矩阵半三角存贮及一维压缩存贮等。这样在TQ-16类型的电子计算机(内存量8×4096)上可实现120个节点的有限元计算。     

一种有限元并行共轭梯度算法在电磁场计算中的应用

以POSSION方程为研究背景,实现了有限元的并行计算。通过对定解区域进行特殊的划分,达到了不需合成结构刚度矩阵的目的,并在此基础上应用线性方程组的共轭梯度法,使计算的并行性得到了很好的拓展,实现了从网格划分、刚度矩阵的合成到方程求解的并行执行。并将该算法应用在电磁场的计算中。程序在西北工业大学高性能计算中心的HPRX2600上进行了数值实验,结果表明,该方法具有良好的加速比。     

改进的EBE预条件矩阵及其在有限元方程组求解中的应用

结构分析中的有限元法一般归结为线性方程组的求解,依据EBE(Element-by-Element)策略,有限元方程组的系数矩阵(即系统的总刚度矩阵)可以表示成低秩的单元级矩阵的和。针对这类形式的线性方程组,本文在EBE策略的基础上给出了改进的预条件矩阵,称其为MEBE预条件矩阵;结合共轭梯度法,可在不显式形成总刚度矩阵的情形下,得出适合于并行计算的MEBE-PCG算法,并在网络机群(COW)并行计算环境下结合实例对算法的效率进行了验证。     

基于EBE策略的有限元法温度场神经网络计算

基于Element-By-Element(EBE)策略，提出了一种反馈网络和前向网络共同组成的多层神经网络以实现热传导有限元分析。输入层与中间层的联接权值为单元刚度矩阵与总体刚度矩阵的联系矩阵A，中间层与输出层的联接权值为A的转置阵，中间超单元联接权值为求解问题的单元刚度矩阵。分析和数值仿真结果表明，该神经网络稳定收敛于有限元模型解，为有限元分析并行计算提供一种新的方法。     

三角矩阵的等价标准型

给出域上上三角矩阵的等价标准型.作为应用,证明了一个秩r上三角矩阵可分解为有限个秩s上三角矩阵的和,并证明了域上上三角矩阵环的每个理想都是主理想,且由唯一的约化标准上三角矩阵生成.     

并行技术在电磁有限元计算中的应用

有限元方法FEM(Finite Element Method)是计算电磁学中非常重要的一种方法,而当问题规模较大时或计算量较大时,传统串行单机FEM难以胜任.本文在基于消息传递(MPI)的分布式并行系统上,采用有限元方法对电磁场问题进行并行求解.有限元方法形成的系数矩阵可以表示成块三对角矩阵,适合采用并行多分裂方法高效求解.并行计算技术的运用减少了计算时间并扩展了可处理问题的规模.结果表明,将并行技术应用于电磁有限元计算是有效并且可行的.     

结构分析的能量法应用

介绍了能量法在计算结构位移方面的一些基本原理及其应用，尤其是卡氏定理在有限元法中导出总刚度矩阵，最小应变能法在计算结构位移的应用和力法的联系和比较等，计算表明该方法在形成和求解总刚度矩阵中具有较大速度优势．     

p自适应分析求解快速迭代算法的研究

提出一种结构系统ｐ自适应有限元分析快速求解算法．该方法以预处理共轭梯度法为基础，采用了逐单元矩阵处理技术和基于单元的分块预处理矩阵技术；提出以高斯消元法求得ｐ＝１或２时问题的解作为高阶问题初始解的求解策略，避免了显式组装系统总体刚度矩阵，具有内存需求少、收敛速度快的优点．     

一种动态编程法解决矩阵链相乘问题

文章介绍一种新的动态编程法解决矩阵链相乘问题,动态编程法可以极大节省计算成本及资源,通过实验程序结果证明,用动态编程法解决矩阵相乘问题相对于一般正常的算法,计算效率得到极大提高.     

有限元单刚矩阵计算的神经网络法

固体力学有限元计算问题可以采用神经网络进行实时求解，神经网络可用改进的Ｈｏｐｆｉｅｌｄ网络。求解之前必须确定信号网络的联接权矩阵（相应结构刚度矩阵）。分析了单元刚度矩阵的组成，提出用ＢＰ网络来实现单刚矩阵的实时计算方法。分别用传统有限元法和ＢＰ网络法求解了一三角形单元的单刚矩阵元素，结果表明ＢＰ网络法计算具有实时性，精度满足工程要求。     

对给定谱系树的最优拟合

本文给出了两个求解给定谱系树最优拟合的递推公式。它适用于离散和连续的谱系树的最优拟合问题。还对有限离散的谱系树最优拟合问题,给出一种利用矩阵运算的求解方法。     

稳定温度场下层状路面体系的解析层元解

从热弹性力学平面应变问题的控制方程出发,利用Fourier变换及Laplace变换推导其解析解,进而得出稳定温度场下平面应变问题的精确刚度矩阵,即解析层元;根据边界条件和层间连续条件对各层元进行组装,得到总刚度矩阵;求解总刚度矩阵方程,得到积分变换域内的解;应用Laplace-Fourier逆变换技术,得到物理域内的解.编制相应的计算程序进行验证及分析,结果表明,该解答与有限元软件模拟结果吻合,分层特性对层状路面体系温度应力和竖向位移量影响显著.     

用插值矩阵法解变刚度梁自由振动问题

插值矩阵法是求解常微分方程特征值问题的数值法，本文用该法求出了变刚度梁的固有频率，并给出频率曲线。     

Structure Analysis of Locking Mechanism of Gear-Rack Typed Ship-Lift

Contact nonlinear theory was researched. Contact problem was transformed into optimization problem containing Lagrange multiplier, and unsymmetrical stiffness matrix was transformed into symmetrical stiffness matrix. A finite element analysis （FEA） model defining more than 300 contact pairs for long nut-short screw locking mechanism of a large-scale vertical gear-rack typed ship-lift was built. Using augmented Lagrange method and symmetry algorithm of contact element stiffness, the FEA model was analyzed, and the contact stress of contact interfaces and the von Mises stress of key parts were obtained. The results show that the design of the locking mechanism meets the requirement of engineering, and this method is effective for solving large stole nonlinear contact pairs.     

拱的结构分析

采用节点柔度矩阵的方法,通过求逆和刚度平移矩阵最后形成曲杆单元刚度矩阵,采用卡氏第二定理求出单元荷载等效节点力,然后与节点荷载叠加,形成结构荷载．通过计算对比,精度大大提高．     

平面弹性力学中的细胞自动机方法

用细胞自动机作平面弹性力学分析 ,将结构的静平衡认为是在力和位移边界条件下 ,物体元胞间的自组织过程。探讨了该方法的可行性 ,给出元胞的划分和力学特性 ,编制了相应的程序。由于该方法不必解结构的偏微分方程边值问题 ,或形成有限元的总体刚度矩阵 ,并解大型线代数方程 ,因而计算工作量小。算例表明 ,该方法对结点位移和应力、应变的收敛速度均较快 ,是一种分析固体力学问题有前景的新方法