专利名称：基于网格计算的岩土工程结构应力场分析方法
技术领域：
本发明属于岩土工程结构计算领域，特别涉及一种基于网格计算的岩土工程结构应力场分析方法。
背景技术：
高性能计算对于岩土工程的方案的选择和灾害的预测都具有重要的指导意义。随着巨型工程规模越来越大，涉及到的问题也越来越复杂，计算的精度和速度要求也越来越高。而传统的串行甚至单个并行机的并行计算方法都很难无法满足工程的需要。串行程序受到CPU和内存大小的限制，计算规模和计算速度都不能满足需求。而单并行机的并行计算虽然计算规模和速度相对有了很大的提高，但也同样受到并行机硬件环境的影响，不能提供更强大的计算支持。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的问题，提供了一种基于网格计算的岩土工程结构应力场分析方法。
本发明方法包括上层和下层两部分。上层是基于任务部分，遵循WSRF的WebService，数据由本地通过GridFTP协议向计算结点传递，以web形式提供用户使用。下层是基于子任务部分，使用MPI的并行有限元程序，协同使用分布在网格上的计算资源，充分有效地利用资源提高计算能力和存储能力，程序具有可靠的移植性和通用性。
其中MPI并行采用区域分解算法，可以根据需要将工程结构模型进行任意数量的自动分割，在任务分解时考虑了负载的平衡，每一个子区域相对独立，只需要与相邻子区域交换边界信息。
有限元法中考虑了岩土材料的非均匀性特点，采用预条件子并行稳定双共轭梯度法，能够有效快速求解千万阶有限元方程组。有限元法的表达式如下r0＝b-Ax0；p0＝r0(r0，r0)≠0式中x0——初始值。
根据上式计算下面的方程组
计算过程中如果rk+1＜ε则停止迭代。
本发明获取了高性能计算能力和存储能力，并扩大了计算规模，提高了分析精度和计算速度。
具体实施例方式
本发明方法包括上层和下层两部分。上层是基于任务部分，遵循WSRF的WebService，数据由本地通过GridFTP协议向计算结点传递，以web形式提供用户使用。下层基于子任务部分，使用MPI的并行有限元程序，协同使用分布在网格上的计算资源，充分有效地利用资源提高计算能力和存储能力，程序具有可靠的移植性和通用性。
其中MPI并行采用区域分解算法，可以根据需要将工程结构模型进行任意数量的自动分割，在任务分解时考虑了负载的平衡，每一个子区域相对独立，只需要与相邻子区域交换边界信息。
有限元法中考虑了岩土材料的非均匀性特点，采用预条件子并行稳定双共轭梯度法，能够有效快速求解千万阶有限元方程组。有限元法的表达式如下r0＝b-Ax0；p0＝r0(r0，r0)≠0式中x0——初始值。
根据上式计算下面的方程组 计算过程中如果rk+1＜ε则停止迭代。
本实例的网格平台由计算峰值6500亿次IBM 1350集群系统、1500亿次IBM P690并行机系统以及多台IBM P630组成的峰值计算能力不低于8000亿次的核心计算环境和存储能力超过6TB的硬件环境组成，本实例的计算规模突破了三百万网格千万自由度。
权利要求
1.一种基于网格计算的岩土工程结构应力场分析方法，包括上层和下层两部分，其特征在于上层是基于任务部分，遵循WSRF的Web Service，数据由本地通过GridFTP协议向计算结点传递，以web形式提供用户使用；下层是基于子任务部分，使用MPI的并行有限元程序，程序具有可靠的移植性和通用性。
2.根据权利要求1所述的一种基于网格计算的岩土工程结构应力场分析方法，其特征在于所述的MPI并行采用区域分解算法，可以根据需要将工程结构模型进行任意数量的自动分割，在任务分解时考虑了负载的平衡，每一个子区域相对独立，只需要与相邻子区域交换边界信息。
3.根据权利要求1所述的所述的一种基于网格计算的岩土上程结构应力场系统的分析方法，其特征在于所述的有限元法采用预条件子并行稳定双共轭梯度法，表达式如下r0＝b-Ax0；p0＝r0(r0，r0)≠0式中x0——初始值，根据上式计算下面的方程组 计算过程中如果rk+1＜ε则停止迭代。
全文摘要
一种基于网格计算的岩土工程结构应力场分析方法，包括上层和下层两部分，上层是基于任务部分，遵循WSRF的Web Service，数据由本地通过GridFTP协议向计算结点传递，以web形式提供用户使用；下层是基于子任务部分，使用MPI的并行有限元程序，程序具有可靠的移植性和通用性。MPI并行采用区域分解算法，可以根据需要将工程结构模型进行任意数量的自动分割，在任务分解时考虑了负载的平衡，每一个子区域相对独立，只需要与相邻子区域交换边界信息。有限元法采用预条件子并行稳定双共轭梯度法。本发明方法获取了高性能计算能力和存储能力，并扩大了计算规模，提高了分析精度和计算速度。
文档编号G06F17/00GK101082902SQ20061004675
公开日2007年12月5日 申请日期2006年5月31日 优先权日2006年5月31日
发明者唐春安, 张永彬, 梁正召, 李连崇 申请人:东北大学