基于cpu-gpu异构平台的空间壳单元研究与应用

《基于cpu-gpu异构平台的空间壳单元研究与应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文基于CPU-GPU异构平台的空间壳单元研究与应用RESEARCHANDAPPLICATIONOFTHE3DSHELLELEMENTBASEDONCPU-GPUHETEROGENEOUSPLATFORM曲超哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TU375学校代码：10213国际图书分类号：624密级：公开工学硕士学位论文基于CPU-GPU异构平台的空间壳单元研究与应用硕士研究生：曲超导师：滕军教授申请学位：工学硕士学科：结构工程所在单位：深圳研究生院答辩日期：2015年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedInde

2、x:TU375U.D.C:624DissertationfortheMaster’sDegreeinEngineeringRESEARCHANDAPPLICATIONOFTHE3DSHELLELEMENTBASEDONCPU-GPUHETEROGENEOUSPLATFORMCandidate：QuChaoSupervisor：Prof.TengJunAcademicDegreeAppliedfor：Master’sDegreeinEngineeringSpeciality：StructuralEngineeringAffiliation：She

3、nzhenGraduateSchoolDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要在高层钢筋混凝土结构大震非线性分析中，能够全面实现墙、板构件的动力弹塑性分析是十分重要的。采用壳单元模拟板壳结构拥有很高的精度，但往往计算量庞大，这导致传统的基于CPU串行计算的板壳结构分析方法难以同时兼顾计算精度与效率。本文利用GPU天然的并行计算能力，通过建立基于CPU-GPU异构平台的空间壳单元，实现了兼顾精度

4、和效率板壳结构静力和动力数值分析，并结合基于CPU-GPU异构平台的纤维梁单元，给出了一套针对高层建筑结构非线性分析问题的、高效率的、可移植的并行异构分析平台。内容主要包括以下三个方面：基于CPU-GPU异构平台的空间壳单元建立。在构建的CPU-GPU异构平台基础上，从复合材料力学原理和板壳理论出发，通过分别建立分层式的平面应力单元和考虑剪切变形的分层式板单元，得到了可以同时考虑单元面内与面外非线性行为的分层式厚薄通用空间壳单元，并给出了基于CPU-GPU异构平台的空间壳单元与纤维梁单元连接方法，使两者结合应用到高层建筑结构分析中。基于CPU-

5、GPU异构平台的空间壳单元线弹性分析。本文给出了基于CPU-GPU异构平台的预处理共轭梯度法和Newmark-β法的程序实现方法，并编制了相应的有限元分析程序，最后将自编程序分别应用于空间壳单元静力弹性问题分析和动力弹性问题分析。通过与传统的CPU串行计算分析结果和通用有限元软件Abaqus分析结果对比，验证了基于CPU-GPU异构平台的空间壳单元线弹性分析的有效性，明确了基于CPU-GPU异构平台的空间壳单元有限元分析加速性能。基于CPU-GPU异构平台的空间壳单元非线性分析。通过编制二维混凝土本构子程序、钢筋本构子程序和考虑材料非线性的空间

6、壳单元应力状态与单元刚度更新子程序，完善了CPU-GPU异构平台的有限元分析程序。并将自编有限元程序应用于空间壳单元静力非线性问题和动力弹塑性问题分析。通过将异构平台程序分析结果分别与传统的CPU串行计算分析结果、试验结果和通用有限元软件Abaqus分析结果进行对比，验证了基于异构平台的空间壳单元非线性分析的高精度和高效率。最终给出了一套针对高层建筑结构抗震分析的、全新的、高效的、可移植的并行有限元结构分析异构平台。关键词：分层式壳元；异构平台；有限元程序；加速比；弹塑性时程分析-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractThedyna

7、micelastoplasticanalysisforshellstructureofhigh-risebuildingstructureunderearthquakeisveryimportant.ThetraditionalserialcalculationofshellstructureanalysismethodbasedonCPUisdifficulttohavecalculationaccuracyandcomputationalefficiencysimultaneously.Inthispaper,throughtheestab

8、lishmentofthe3DshellelementbasedonCPU-GPUheterogeneousplatform,werealizesta