基于GPU的杆系离散元并行算法在大型工程结构中的应用

• 作者: 叶继红 王佳
• 来源期刊: 工程力学
• 学科: 工学
• 关键词: 离散单元法 杆系结构 几何非线性 GPU并行计算 CPU-GPU异构平台
• 年，卷（期）: 2021,（2）
• 所属期刊栏目: 综述
• 页码范围: 1-7
• 页数: 7页
• 分类号: TP311.1|TU311.41
• 语种: 中文
• DOI: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.07.ST03

摘要

杆系DEM(离散元,discrete element method)是求解结构强非线性问题的有效方法,但随着结构数值计算规模的扩大,杆系DEM所需要的计算时间也随之急剧膨胀.为了提高杆系DEM的计算效率,该研究提出单元级并行、节点级并行的计算方法,基于CPU-GPU异构平台,建构了杆系DEM并行计算框架,编制了相应的几何非线性计算程序,实现了杆系DEM的GPU多线程并行计算.对杆系DEM并行算法的设计主要包括数据存储方式、GPU线程计算模式、节点物理量集成方式以及数据传输优化.最后采用大型三维框架、球壳结构模型分别验证了杆系DEM并行算法的计算精度,并对杆系DEM并行算法进行了计算性能测试,测试结果表明杆系DEM并行算法加速比最高可达12.7倍.