应用ebepcg策略实现三维有限元的并行计算new

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1、万方数据札械磅度2008．30(3)：钙7～440应用EBE—PCG策略实现三维有限元的并行计算+IM咿LEM哐NTATIoNoF3DFEMPARALLELCOM吧UTATIoNBASEDEBE．PCGpOLICY范大鹏料盛德军聂旭涛(国防科技大学机电工程与自动化学院，长沙410073)FANDaPengSHENGDeJunNIE×uTa0(c02妇e旷胞c危mron记西西，耽^ng彻dA蚴r，刎面凡，盹砌船f‰娩rs毋矿优胁聊死出，lo魄y，C阮学施410Cr73，吼im)摘要基于EBBP(、G(el锄ent坊elemen卜p砌Bonditionedcon

2、jug啦铲adient)策略的并行算法不用形成总体刚度矩阵，而且无需进行三维模型的区域分解，从而提高了并行计算的速度和效率，是实现协同优化设计的性能函数快速分析技术的有效途径。文中详细介绍有限元EBE(elementbyeJement)的运算方法，给出EBBPcc并行算法的实现步骤，最后在网络集群环境下，综合运用多种编程语言和分析工具，实现基于EBBPCB策略的三维有限元并行计算。计算结果表明，该并行算法的计算误差小，并行效率高，适合于性能函数的快速求解。关键词助BP(Ⅺ并行计算有限元协同优化中图分类号0∞lTBll5Abs

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6、ciencyisappIi·c幽Ief打f越solveofperfDrmallcefunction．KeyⅥ枷sEBE(el印跏¨妒dement)一P(、G(pre咖Ildid伽ed∞嘶u醇te舯dienb)p删IeI∞II．puta6彻；FlilIi钯ek棚mt；‘瑚Iab旧砌ve叩曲liza6帅cD他印磁增删栅：彤w砒砌皤，B蒯：仲@础．砒．饥，豫：+86—73l一457334I，地：+86—73l-4517713Manuscriptreceived20060911，inre、isedf0肌2006l110．1引言协同优化技术是随着计算机技术、网络并行技

7、术，以及人工智能技术的发展而逐步发展起来的一种新的优化设计方法。它以机械产品综合质量优化的需求为背景，强调从系统的角度出发，采用分解与协调的方法，获得兼顾个体和全局的工程满意解。在协同优化系统中，不同专业领域性能函数的计算时间相差很大，这给协同优化求解带来诸多不便[1]。快速分析技术能够提高性能函数的计算效率，是实现高性能协同优化技术的关键。目前，快速分析技术分为近似建模技术和网络并行计算技术两大类。近似建模技术可以有效缩短性能函数的计算时间，但往往需要前期的大量准备工作，而且还存在计算精度问题；网络并行计算技术为性能函数的快速求解提供了另一种有效手段，符合

8、现代高性能计算技术的发展方向，已在有限元并行计算领域得到深入的研究和广泛的应用。传统的有限元并行计算是对求解方程组的高斯消除法采用并行计算，首先需要形成结构的总体系统矩阵，而且在分解消除的过程中会产生数据的填充，消耗的内存大，计算的时间长‘2『。EBE．PCG(elenlentbyeIement．p糟conditionedconju．gate州ient)并行计算方法可以避免这些问题。本文在网络集群并行环境下，利用vC++编程语言和消息传递接口(messagepassinginte舭e，MPI)，结合工具软件m研s和Matlab，实现基于EBE，PCG策略的三

9、维有限元并行计算方法。寨20060911收到初稿，2