基于有效并行求解策略的显式有限元分析并行算法

摘要 针对大规模结构非线性动力问题的有限元分析非常耗时，基于消息传递接口（MPI）机群环境，提出多种基于并行求解策略的显式有限元并行算法。基于显式消息传递的区域分解技术，采取重叠、非重叠区域分解技术及动态任务分配方法，通过将计算与通信重叠，优化处理器间的通信，对非重叠通信区域分解并行算法、重叠通信区域分解并行算法、群动态任务分配算法、动态任务分配算法及动态负载平衡算法进行研究。为在机群环境下实现非线性动力有限元分析，开发了基于有效并行求解策略的显式有限元并行算法。编写了基于消息传递编程模式的并行有限元程序，在工作站机群上实现了数值算例，分析了算法的性能，并与传统的Newmark算法进行了比较。算例表明：群动态任务分配算法的性能优于动态任务分配算法，低于区域分解算法的性能，动态负载平衡算法最优。对相同规模的问题提出的算法比Newmark算法快，优于Newmark算法。对结构非线性动力问题的有限元分析，所提出的并行算法是可行有效的