数亿自由度超大规模结构动力学并行有限元软件研发
结题报告
批准号:
11872059
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
范宣华
学科分类:
A0813.计算固体力学
结题年份:
2022
批准年份:
2018
项目状态:
已结题
项目参与者:
肖世富、牛红攀、王柯颖、王东、沈展鹏、于晨阳、黎代维
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中文摘要
超大规模结构动力学分析在复杂装备研制和评估过程中具有非常强烈的应用需求,商业有限元软件在计算规模和效率等方面的壁垒严重制约了复杂装备的精细数值模拟。本项目以大幅提升结构动力学计算能力和求解效率为出发点,基于现有研究基础,构建结构动力学高效计算体系并研发相应的并行计算软件。对各主要动力学类型涉及的核心理论进行前沿追踪和创新,对关键环节研究适应性和扩展性强的高效求解算法;研究求解流程中的共性和个性并行策略,形成“层次化、模块化”较强的并行算法设计;基于JAUMIN框架数据结构,对各类型算法进行实现,形成覆盖主要动力学分析类型的并行计算软件体系;结合数值试验等对算法和软件开展优化,对影响计算规模提升的关键因素进行攻关;最终应用于典型复杂装备,实现其“数亿自由度、数万CPU核”的高效动力学模拟。相关研发工作对于促进我国高性能软件自主化和实用化,提升计算能力,打破国外高端软件禁运等具有重要意义。
英文摘要
Super large-scale structural dynamic analysis (hundreds of millions of DOFs) has very strong application demands in the development and evaluation of complex equipments. The computing scale and efficiency of commercial finite element software have greatly restricted the refined numerical simulation of complex equipments. In this project, partially based on the results we have achieved, a high efficient computing system for structural dynamics will be constructed and the corresponding parallel computing software will be developed to improve the computing ability and solution efficiency. The kernel theories for each dynamic type will be studied by pursuit of new frontiers and theoretical innovation, some high-efficient algorithms with better adaptability and strong scalability will be studied in crucial computing parts. The common and individual strategies in parallel solution will be considered to form robust algorithm designs with hierarchy data structure and with modularity. In virtue of the JAUMIN framework, each kind of dynamic algorithm will be implemented to form the parallel computing software and cover the major dynamic analysis types. Some numerical tests will be carried out to optimize the algorithms and the software, and some crucial factors which influence the computing scale will be deeply studied. Finally, the developed software will be applied to the complex equipments, where we’ll realize the parallel solution of structural dynamics over hundreds of millions of DOFs with tens of thousands of CPU processors. The studies in this project will promote the self-determination and practicability of high performance software in China, which have great significance on solving dynamic problems of complex equipments and broking the embargo policy of overseas advanced software.
本项目以武器系统、巨型光机等复杂装备的超大规模结构动力学分析为背景,以大幅提升结构动力学计算能力和求解效率为出发点,重点解决商业有限元软件在计算规模和效率等方面的壁垒。本项目基于相关研究基础,重点构建了多点响应谱分析、多点随机振动响应分析以及时程响应分析等结构动力学高效计算体系并研发了相应的并行计算软件。.经过四年的努力,完成了上述三种主要分析类型的核心理论推导,通过研究求解流程中的共性和个性并行策略,形成了“层次化、模块化”较强的并行算法设计,并基于JAUMIN框架数据结构和PANDA软件平台对上述三种主要分析类型进行了并行实现,形成了覆盖主要动力学分析类型的并行计算软件体系。对研发的软件开展了大量数值试验,对软件正确性和并行可扩展性等进行了较为充分的验证和优化,通过巨型光机、复杂武器装备等典型典型应用,实现了“上十亿自由度、数万CPU核”的高效动力学模拟。.本项目相关研究内容和成果可直接应用于我国下一代巨型光机装置、武器系统以及其他军民领域大型装备的研制中,一方面为复杂装备的高效数值模拟和可靠性评估提供理论及技术支持,提升数值模拟能力和置信度;另一方面,对于提升我国自主高性能并行计算软件地位,打破国外高端软件禁运,促进我国向国际前沿靠拢将起到至关重要的作用。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2019
期刊:装备环境工程
影响因子:--
作者:于晨阳;范宣华
通讯作者:范宣华
DOI:--
发表时间:2020
期刊:强激光与粒子束
影响因子:--
作者:陈学前;沈展鹏;鄂林仲阳;范宣华
通讯作者:范宣华
DOI:10.1155/2021/6864973
发表时间:2021-09
期刊:Shock and Vibration
影响因子:1.6
作者:Xuanhua Fan;Jun Liang;Keying Wang;Hua-ren Zhou
通讯作者:Xuanhua Fan;Jun Liang;Keying Wang;Hua-ren Zhou
Nonlinear free vibration analysis of functionally graded beams by using different shear deformation theories
使用不同剪切变形理论对功能梯度梁进行非线性自由振动分析
DOI:10.1016/j.apm.2019.09.024
发表时间:2020-01
期刊:Applied Mathematical Modelling
影响因子:5
作者:Xie Ke;Wang Yuewu;Fan Xuanhua
通讯作者:Fan Xuanhua
DOI:--
发表时间:2021
期刊:振动与冲击
影响因子:--
作者:陈学前;沈展鹏;刘信恩;范宣华;胡杰
通讯作者:胡杰
千万自由度量级并行有限元模态和振动分析软件研发
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