基于OpenMP的二维有限元-离散元并行分析方法

摘要：

Munjiza提出的有限元-离散元耦合分析方法（FEDM）是分析岩石破裂过程的一种十分有效的方法。然而，为了克服网格依赖性，需要将岩体剖分成非常细小的三角形单元，且三角形单元之间不共用节点，导致问题的变量数目巨大，计算非常耗时。为了提高计算效率，基于OpenMP(open multi-processing)多核并行技术实现了有限元-离散元法的并行化，克服了并行化过程中存在的数据竞争，实现了并行程序的负载平衡。提出了一套将串行程序并行化的策略，即首先确定串行程序的热点区域，然后尽可能地将热点区域并行化，尽量使用私有变量来规避数据竞争；若各线程间仍存在数据竞争，可采用动态链表数据结构，先将数据存于动态链表中，最后在并行区域外，将存于各个动态链表中的数据进行合并，这样可以规避数据竞争，同时避免了使用临界区或锁，从而提高了程序的并行化效果。开发了并行版本 FDEM 程序，将所提出的方法用于大规模工程问题的求解，最后通过陡崖塌落的算例说明该方法的有效性。

关键词：有限元-离散元法、并行计算、负载均衡

分类号：O241(计算数学)

资助基金：国家自然科学基金项目No.11202223, No.11172313；国家重点基础研究发展计划973项目No.2011CB013505。

在线出版日期：2014-09-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：2717-2724