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有限元法作為一種計(jì)算方法已經(jīng)在微分方程的數(shù)值求解、工程結(jié)構(gòu)分析、電磁場(chǎng)分析等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。隨著現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的日趨復(fù)雜和對(duì)精度要求的提高，有限元分析的計(jì)算規(guī)模不斷擴(kuò)大，使很多非常實(shí)用的功能如大型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化計(jì)算、長時(shí)程動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析在單臺(tái)微機(jī)或工作站上無法進(jìn)行。另一方面，超級(jí)計(jì)算機(jī)在近幾十年來得到了迅速發(fā)展。“銀河”、“曙光”和“神威”系列超級(jí)計(jì)算機(jī)相繼投入使用，說明我國在超級(jí)計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)方面已達(dá)到國際先進(jìn)水平。由于具有超強(qiáng)的浮點(diǎn)計(jì)算能力、極快的吞吐、海量存儲(chǔ)等特點(diǎn)，超級(jí)計(jì)算機(jī)一直將大規(guī)模科學(xué)計(jì)算作為主要的應(yīng)用領(lǐng)域。
有限元法作為一種成熟有效的分析方法，其并行化得到了重視和發(fā)展。但是大型并行有限元分析軟件作為一項(xiàng)具有戰(zhàn)略意義的敏感技術(shù)，對(duì)我國的出口一直受到嚴(yán)密控制。我國并行計(jì)算的軟件發(fā)展落后于硬件，尚未見成熟高效的并行有限元分析軟件。而且由于超級(jí)計(jì)算機(jī)在結(jié)構(gòu)上千差萬別，其應(yīng)用程序一般是源代碼級(jí)兼容，無法直接安裝商業(yè)化的可執(zhí)行程序。該項(xiàng)目針對(duì)線性系統(tǒng)，開發(fā)中重點(diǎn)考慮線性方程組求解和矩陣特征值求解。國際上目前沒有公認(rèn)權(quán)威的對(duì)大型稀疏矩陣進(jìn)行并行線性方程組求解和特征值求解的程序庫。雖然有一些相關(guān)的算法和程序，但對(duì)它們的實(shí)際效率和適用場(chǎng)合沒有全面客觀的評(píng)價(jià)和比較，這也說明了大型稀疏矩陣的高效并行算法目前仍是尚未解決的問題。相對(duì)于串行有限元軟件，并行程序必須考慮數(shù)據(jù)的有效分布、高效的并行算法。通過矩陣置換可改變矩陣的形態(tài)（數(shù)據(jù)分布），從而可以提高求解效率。而不同的并行算法在求解效率和加速比上有很大差異。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)為了低成本快速開發(fā)出大型并行有限元分析軟件，選擇了一種對(duì)成熟商業(yè)軟件進(jìn)行并行化的開發(fā)思路。商業(yè)有限元分析軟件具有前、后處理方便；運(yùn)行狀況輸出詳細(xì)；單元類型豐富等優(yōu)點(diǎn)。這些商業(yè)性的串行有限元軟件采用了先進(jìn)的編程技術(shù)，運(yùn)行穩(wěn)定，分析規(guī)模一般只受到外部存儲(chǔ)（硬盤）的限制，這些特點(diǎn)是在短期內(nèi)很難做到的。因此將其中的數(shù)學(xué)問題求解并行化是以較少投入獲得較大收益（求解規(guī)模的擴(kuò)大和時(shí)間的縮短）。這里選擇有限元軟件進(jìn)行并行化。到目前為止對(duì)中靜力分析、動(dòng)態(tài)響應(yīng)分析、模態(tài)分析、屈曲分析進(jìn)行了并行化開發(fā)，這些功能分別對(duì)應(yīng)于理論上，有限元分析的最后都可以歸結(jié)到求解大型線性代數(shù)方程組為剛度矩陣，為載荷向量。
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