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单元级别并行有限元法求解工程涡流场的关键问题研究
唐任远,吴东阳,谢德馨
电工技术学报 , 2014,
Abstract: 单元级别并行有限元方法(EBE-PFEM)目前尚未在工程涡流场求解中得到应用。由于含有不同导电媒质的工程涡流问题经有限元离散化得到的方程组呈现病态性质,给EBE-PFEM这一有效方法的应用造成了困难。本文从数学模型选择与算法实施两方面出发对此提出了解决方案。将修正矢量磁位法及二阶矢量位法应用于涡流问题的数学模型中,能够简化问题的数学模型并改善涡流场离散化方程组的性质;而采用EBE-PFEM法求解该方程组,可以解决工程涡流场分析的存储规模庞大、求解困难的问题。文中并给出了EBE-PFEM法在GPU(图形处理单元)上的实现过程。
大规模工程涡流场有限元计算的困境与展望
谢德馨, 朱占新, 吴东阳, 王健
中国电机工程学报 , 2015, DOI: 10.13334/j.0258-8013.pcsee.2015.05.028
Abstract: 精确计算涡流场分布及其在导电材料中产生的损耗,对于电工设备的优化设计与安全运行至关重要。在现阶段,特大型电机、变压器等电工设备中的三维工程涡流场有限元分析存在计算规模大、计算时间长和计算精度不能满足工程精度要求的问题。该文主要从计算方法的层面分析这类问题的研究现状和关键难点,介绍诸如叠片铁心材料特性的传统和改进型均匀化模型、子问题扰动有限元法、区域分解法、单元级别的并行有限元法等针对上述问题的研究对策,分析不同方法的优点和局限性,并提出对今后进一步研究策略的建议,作为快速、高效地实现三维工程涡流场大规模计算任务的参考。
有限元线法的曲线单元
高建岭
工程力学 , 1990,
Abstract: 有限元线法是一种新近提出且正在开发中的一种新型结构分析方法[1]。本文建立了有限元线法的曲线单元,并以弹性力学平面问题为例给出了相应的数值算例以表明曲线单元良好的适用性及有效性。
结构动响应的并行算法
李强,邹经湘,黄文虎
工程力学 , 1999,
Abstract: 本文利用有限元矩阵列向存储时斜线上各元素可独立计算的性质及带宽方向可并行矩阵向量乘技术很好地处理了隐式并行求解动力响应问题。算例表明了该算法的有效性。
结构有限元分析并行处理的研究进展
付朝江,张武
力学进展 , 2006, DOI: 10.6052/1000-0992-2006-3-J2005-019
Abstract: 在过去20年,由于并行计算机的出现,对结构工程应用的有限元算法研究已取得很大的进展.为了将串行机上运行的算法改成并行和研制适应于并行计算机的新方法,一直在进行大量的研究.本文论述了该领域一些已有的有限元并行算法,对适应结构工程的一些有限元并行算法进行概括.对该领域的未来发展趋势作了展望.
基于openmp的二维有限元-离散元并行分析方法
严成增,郑宏,孙冠华,葛修润
岩土力学 , 2014,
Abstract: munjiza提出的有限元-离散元耦合分析方法(fedm)是分析岩石破裂过程的一种十分有效的方法。然而,为了克服网格依赖性,需要将岩体剖分成非常细小的三角形单元,且三角形单元之间不共用节点,导致问题的变量数目巨大,计算非常耗时。为了提高计算效率,基于openmp(openmulti-processing)多核并行技术实现了有限元-离散元法的并行化,克服了并行化过程中存在的数据竞争,实现了并行程序的负载平衡。提出了一套将串行程序并行化的策略,即首先确定串行程序的热点区域,然后尽可能地将热点区域并行化,尽量使用私有变量来规避数据竞争;若各线程间仍存在数据竞争,可采用动态链表数据结构,先将数据存于动态链表中,最后在并行区域外,将存于各个动态链表中的数据进行合并,这样可以规避数据竞争,同时避免了使用临界区或锁,从而提高了程序的并行化效果。开发了并行版本fdem程序,将所提出的方法用于大规模工程问题的求解,最后通过陡崖塌落的算例说明该方法的有效性。
框架结构屈曲的精确有限元求解
陈太聪马海涛
力学学报 , 2009, DOI: 10.6052/0459-1879-2009-6-2008-100
Abstract: 基于屈曲微分控制方程的一般解,构造了Euler梁在轴力作用下的精确形函数,建立了用于框架结构屈曲分析的精确有限单元,得到了单元刚度矩阵和几何刚度矩阵的显式表达,并提出了基于常规特征值计算的迭代算法以确定屈曲载荷及相应失稳模态的精确解.研究表明,对于线性稳定性分析而言,常规框架有限单元可视为精确有限单元的一种近似.若采用精确单元,无需进行网格细分就可以获得精确的屈曲载荷和失稳模态.数值算例证明了新单元和算法的效率和精度.
接触问题实体建模及有限元法仿真实现
冯伟
武汉理工大学学报 , 2004,
Abstract: ?接触问题是摩擦学问题分析中重要的一部分,由于接触问题的非线性,使得工程分析研究较为困难。文中以球体静态接触为对象,建立模型并推导出赫兹接触应力、变形公式。通过利用有限元分析软件,采用点-面接触分析,对ansys有限元分析计算结果与推导公式计算的解进行比较,指出利用ansys求解实体表面接触问题是准确可靠的。研究结果表明,采用ansys有限元分析软件为分析摩擦学的表面接触问题提供了方法与途径。
三维磁场计算的有限元神经网络模型
徐超,王长龙,绳慧,苑希超
电工技术学报 , 2012,
Abstract: 针对有限元法计算量大的缺点,将神经网络的并行结构应用于有限元法的运算过程,提出一种求解三维磁场的有限元神经网络模型,实现了有限元法的并行分布式计算。采用共轭梯度法作为神经网络的训练算法对仿真模型进行分析,得到了磁场强度的矢量图、剖面的等磁动势线图。与有限元方法相比,三维有限元神经网络将复杂运算分布到各个神经网络节点并行求解,简化了有限元法的运算过程,是一种精确快速的磁场分析方法。
二维自适应技术新进展:从有限元线法到有限元法
袁驷,徐俊杰,叶康生,邢沁妍
工程力学 , 2011,
Abstract: 二维有限元线法(FEMOL)的自适应分析已经取得成功,而且表现出色。然而,为了进一步推广应用领域,提高效率和效能,将其先进的自适应技术在最常用的有限元法(FEM)当中实现,便成为必然追求。经过近年的研究,已经基本实现了二维自适应分析技术从FEMOL到FEM的跨越,该文意在对这方面的进展作一简要综述与报道。从FEMOL出发,继承单元能量投影(EEP)法这一超收敛计算的核心技术,该文提出“逐维离散,逐维恢复”的基本求解策略。超收敛计算方案和基于单元边线解答的均差法,巧妙化解了整套算法由FEMOL到FEM转化中的一系列难点,形成一套新型的二维FEM自适应分析技术。整套方法继承了FEMOL的优点,可以对任意几何区域上的问题,按最大模度量给出逐点满足给定误差限的位移解答,同时克服了FEMOL解析方向精度冗余的弱点,增强了灵活性,显著提高了求解效率。该文给出充足的数值算例用以展示整套算法的可靠性和高效性。
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