581x
004007
2023-09-26

平行化

在有限元方法(FEM)软件中,平行化是指将计算任务拆分并分配给多个处理器或核心,以加速复杂工程问题的分析和仿真。平行计算利用现代多核心CPU和甚至分布式计算集群的强大功能,使软件能够处理更大更复杂的仿真。

以下是FEM软件平行化的一些关键方面:

域分解: 平行化的一个常见方法是将仿真域分成较小的子域。然后将每个子域分配给不同的处理器或核心,并在这些独立的部分上同时进行计算。完成局部计算后,将结果结合以获得总体解决方案。

这种技术用于RFEM 6和RSTAB 9中,用于荷载工况和荷载组合的平行计算。每个核心启动一个求解器实例,然后依次计算荷载工况或荷载组合。

多线程和多处理: FEM软件可以使用多线程和多处理技术来实现计算的平行化。多线程涉及将一个程序划分为可以同时执行的较小线程。多处理涉及同时运行多个独立的进程或任务。

这两种技术都在RFEM 6中使用。

为了平行计算荷载工况和荷载组合,会启动几个独立的求解器进程。这是多处理技术。

如果对单个荷载工况或荷载组合使用直接求解器,则将工作负载拆分为多个线程以求解方程系统。

可扩展性: 可扩展性指的是FEM软件处理越来越多的处理器或核心的能力。设计良好的平行FEM软件应表现出良好的可扩展性,这意味着随着处理器的增加,性能的提高显著,仿真时间缩短。

平行库和API: 许多FEM软件包利用平行编程库和API(应用程序编程接口)来有效地实现平行化。例子包括OpenMP、CUDA(用于GPU平行化)等。

RFEM 6中使用OpenMP实现多线程。

RFEM 6中不使用CUDA。因此无法在显卡或类似计算加速器上进行计算。

求解器平行化: 在FEM仿真中,线性方程组的求解是一个常见的瓶颈。高级求解器可以平行化以提高求解速度。

预处理和后处理: 尽管大多数关注点在求解器阶段的平行化上,平行化也可以应用于FEM分析的其他方面,包括预处理任务(网格生成、模型设置)和后处理(可视化、数据分析)。

在预处理和后处理中,RFEM 6和RSTAB 9都使用多线程进行平行化。

FEM软件中的有效平行化可以显著减少仿真时间,使工程师和研究人员能够高效地分析更大更复杂的问题。

上级章节