基于PETSc的非线性逆向运动并行计算方法研究

来源：计算力学学报杂志2021年第6期北京时间：

作者：范志瑞,阎军,牛斌,隋倩倩,许琦,蒋存存,赵国忠

单位：大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024,大连理工大学 机械工程学院, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024,大连理工大学 工业装备结构分析国家重点实验室, 工程力学系, 大连 116024

摘要：在考虑几何非线性的有限元分析中，初始构型和变形构型是严格区分的，并且变形后的构型对结构性能和功能的实现往往具有重要意义。传统的非线性有限元分析主要面向变形前的初始构型为导向的设计问题，而对于变形后构型为导向的设计问题则有较大局限性。针对此问题，引入非线性逆向运动分析方法，为了保证大变形非线性分析迭代的收敛性和计算效率，基于PETSc函数库建立了并行分析框架，并对并行框架中的模块划分、数据并行存储以及通信锁死和负载平衡等进行了详细阐述。在算例部分，首先通过正向运动和逆向运动分析结果对比，阐述了两种分析方法的不同以及逆向运动分析方法对变形前构型求解的准确性；其次，采用不同MPI进程数对并行分析程序的效率进行了测试。结果表明，合理地选择MPI进程数目可显著提高非线性逆向运动分析的效率。

关键词：逆向运动分析,非线性分析,有限元方法,并行计算,PETSc,

基金资助：国家自然科学基金（U1906233；11732004；51975087）；国家重点研发计划（2017YFC0307203）；山东省重点研发计划（2019JZZY010801）；中央高校基本科研业务费专项资金（DUT20ZD213；DUT20LAB308）资助项目.