汽车碰撞过程的计算负载均衡并行有限元技术

张迎军++吴沈荣++施欲亮++涂金刚++李文平

摘要： 为了在有限的计算资源下挖掘更高的汽车碰撞仿真计算效率，基于当前普遍采用的并行处理区域分解算法，结合一个典型碰撞案例分析可知，汽车碰撞模型计算过程中的主要时间开销与结构大变形相关.提出基于坐标递归对分（Recursive Coordinate Bisection，RCB）的计算负载均衡区域分解算法，并将此法应用于某整车碰撞仿真模型的3类典型工况.计算结果表明此法能将并行计算效率提高10%～24%.

关键词：

汽车碰撞仿真； 并行计算； 区域分解； 计算负载均衡； 坐标递归对分； 计算效率

中图分类号： U462

文献标志码： B

0 引 言

在汽车被动安全研究领域中，计算机仿真是经济、有效的方法.汽车整车碰撞过程仿真是典型的大变形条件下的大规模冲击大变形计算，涉及高度的几何非线性、材料非线性和边界条件非线性等问题.为确保仿真计算结果有足够的精度，汽车整车有限元模型的单元数量一般以百万计，甚至达到千万级别.[1]得益于计算机软硬件的飞速发展，人们普遍采用大规模并行系统（Massively Parallel Processors，MPP）求解此类大规模动态非线性问题.因此，适合于MPP并行计算机的非线性有限元结构分析的并行求解技术引起高度重视，其中，基于区域分解算法的并行有限元法是当前并行计算最活跃的研究和应用领域之一.[29]

本文简要介绍基于区域分解算法的并行有限元法，分析并行计算区域分解算法的主要时间开销，提出基于坐标递归对分（Recursive Coordinate Bisection，RCB）的负载……