复杂结构粘弹性问题的大规模并行计算研究

在一些重大装备中存在一类重要部组件,即由周围刚性构件和中间垫层构件组合而成的多层回转预紧垫层结构,因垫层材料往往选择橡胶、硅泡沫等高分子材料,计算其在役受力响应时,涉及预紧、粘弹性非线性、结构尺度差异大的几何细节描述等复杂问题,目前还缺乏对涉及该问题进行高保真和高效率数值计算的方法研究。依托自主开发的有限元并行计算框架PANDA,设计实现了一种粘弹性非线性有限元并行算法和程序,在曙光5000A并行系统上通过算例验证了程序计算结果的正确性,探讨了预条件子对程序并行效率的影响。显示程序具有较好的并行计算能力,为复杂工程结构中的大规模粘弹性非线性有限元并行分析提供了有效的工具。     

基于PANDA平台的光机部件随机振动响应分析

基于PANDA自主并行计算平台，采用模态叠加法开展了多点基础激励作用下的随机振动响应分析算法设计和并行实现研究，构建了相应的并行求解模块。针对光机装置打靶样机中的六自由度平台结构，基于自主研发的软件模块，分析了该结构的模态特性及结构在地脉动载荷下的微振动响应，并与试验结果及商业软件分析结果进行了比对，在模态频率、振型和位移响应方面，都具有较好的一致性，验证了相关软件模块的正确性和PANDA平台在实际工程结构分析中的可用性。     

大规模结构动力学并行计算与软件研发进展

以大型复杂装备研制过程中对大规模精细动力学数值模拟的迫切需求为背景,对大规模模态分析及后续相关动力学并行计算的国内外研究进展进行了概述,并对团队在JAUMIN框架和PANDA软件平台上开展的结构动力学并行计算相关研发工作进行了介绍．基于神光III大型光机装备的展示算例表明,PANDA软件的动力学并行可扩展能力达到“上亿自由度、上万核”的水平,万核并行效率高达50%以上,远超国内现有商业软件的分析能力;“基于框架研发应用软件”的设计理念已经成为大规模有限元程序研发的主流理念,对于提升软件研发效率,促进软件实用化和并行可扩展性将起到关键作用．     

强脉动压力下飞行器随机振动分析算法与并行实现

以飞行器再入大气层过程中承受多点强相关脉动压力下的随机振动分析为研究背景,从自由体模态分析入手,考虑脉动压力之间的强相关性,建立自由体动力学方程并推导刚-弹模态耦合作用下的随机振动理论,完成算法设计并在自主并行软件平台PANDA中进行代码实现,通过典型飞行器算例开展正确性验证和应用研究。研究表明：飞行器再入过程的刚体运动对结构在低频段的响应影响显著,甚至起到主导作用,越靠近零频附近,这种影响越大;在中高频段,弹性响应逐渐占据主导地位。基于自主研发形成的随机振动分析模块可以较好地模拟飞行器再入过程脉动压力诱导的随机振动响应,具备超大规模并行计算能力。     

基于PANDA平台的多点基础激励谐响应的并行计算

基于PANDA自主并行计算平台,采用模态叠加法对多点基础激励作用下的谐响应分析开展算法设计和并行实现研究,构建相应的并行求解模块.结合商业有限元软件对研发模块的正确性进行验证;将该模块应用于某光机装置,实现11.88亿自由度超大规模的高效并行求解.结果表明：研发的多点基础激励谐响应分析模块可用于复杂装备的高效精细数值模拟,具备强大的并行计算能力,最大可扩展CPU核数可达数千个,远超现有通用商业有限元软件.     

大规模多点基础激励随机振动并行计算研究

解决大规模装备响应预测问题的有效途径是发展高性能结构动力分析软件.本文针对多点基础激励随机振动问题,推导并优化了相关求解公式.依靠JAUMIN框架和PANDA平台开展算法设计,研发出了多点基础激励随机振动并行求解模块.应用实例验证了算法和研发模块的精确性,在天河机群上测试了该模块的并行可扩展性.研究结果表明,研发模块具...