结构动力学并行计算方法及应用

第1章 绪论 1.1 结构动力学并行计算的目的与意义 1.2 并行计算机与并行软件的发展现状 1.2.1 并行计算机的发展现状 1.2.2 并行软件开发环境的发展现状 1.2.3 并行计算程序库的发展现状 1.2.4 并行计算有限元软件的发展现状 1.3　并行算法设计的基础知识 1.3.1　并行算法的评估标准 1.3.2　并行算法的设计流程 1.4　本书内容安排第2章　结构动力学并行计算的理论基础 2.1　稀疏矩阵理论 2.1.1　稀疏矩阵的存储形式 2.1.2　稀疏矩阵结构的图表示 2.1.3　稀疏矩阵的分块技术 2.1.4　稀疏矩阵的排序 2.2　线性方程组的计算方法 2.2.1　直接求解法 2.2.2　迭代求解法 2.3　特征值问题的计算方法 2.3.1 Lanczos过程 2.3.2 Lanczos算法 2.3.3 隐式重启动Arnoldi（Lanczos）方法第3章　结构动力学并行计算的程序设计方法 3.1　数学计算的并行程序库 3.1.1 线性方程组直接求解法的并行程序库 3.1.2　线性方程组迭代求解法的并行程序库 3.1.3　特征值问题求解的并行程序库 3.2 结构动力学的并行计算程序 3.2.1　结构静力分析的并行计算程序 3.2.2　结构模态分析的并行计算程序 3.2.3　结构屈曲分析的并行计算程序 3.3　计算实例 3.3.1　结构静力分析的计算实例 3.3.2　结构模态分析的计算实例 3.3.3　结构屈曲分析的计算实例第4章　结构动力学并行计算的系统集成方法 4.1　求解器软件集成方法 4.1.1 Nastran二次开发 4.1.2 DMAP的结构和功能 4.1.3　方程组的自由度 4.1.4　建立新的求解序列 4.2　前后处理器软件集成方法 4.2.1 Patran二次开发 4.2.2 PCL的结构与功能 4.3　应用实例 4.3.1 项目背景与总体思路 4.3.2 求解器集成软件 4.3.3 前后处理器集成软件第5章 结构动力学的隐式并行计算方法 5.1 隐式计算的基本原理 5.1.1 中心差分法隐式格式 5.1.2 Newmark法 5.2 隐式计算的并行方法 5.2.1 并行排序 5.2.2 并行数值分解 5.2.3 并行符号分解 5.2.4 并行求解三角方程 5.3 隐式计算的并行程序 5.4 计算实例 5.4.1 计算模型 5.4.2 并行加速比第6章 结构动力学的显式并行计算方法 6.1 显式计算的基本原理 6.1.1 显式计算的控制方程 6.1.2 显式计算的递推方程 6.1.3显式计算的关键问题 6.2　显式计算的并行方法 6.2.1　区域分割方法 6.2.2　临界子区域数的确定 6.2.3　接触均衡的区域分割方法 6.3　计算实例 6.3.1 空心管碰撞过程的数值模拟 6.3.2　汽车碰撞过程的数值模拟第7章　结构动力学的精细积分并行计算方法 7.1　精细积分法的基本原理 7.1.1　结构动力方程的积分变换 7.1.2　指数矩阵的精细计算 7.1.3　积分方程的多种求解格式 7.1.4　精细积分法的误差 7.1.5　精细积分法的稳定性 7.1.6　精细积分法的参数选择 7.1.7　指数矩阵的自适应算法 7.2　精细积分法的并行计算 7.2.1 Fourier展开格式的并行计算 7.2.2　直接积分和级数解格式的并行计算 7.2.3　细粒度并行算法 7.3　计算实例 7.3.1 Fourier级数格式的并行计算实例 7.3.2 直接积分格式的并行计算实例 7.3.3　级数解格式的并行计算实例 7.3.4 精细积分法的细粒度并行计算实例第8章　并行计算在土木工程中的典型应用 8.1　海岛码头工程场地地震反应的数值模拟 8.1.1 项目背景 8.1.2　工程场地三维实体建模 8.1.3　工程场地三维有限元建模 8.1.4　边界条件和基岩输入 8.1.5　数值模拟结果及分析 8.2　沉管隧道结构抗震性能的数值模拟 8.2.1　项目背景 8.2.2　沉管隧道三维实体建模 8.2.3　沉管隧道三维有限元建模 8.2.4　材料特性的选择 8.2.5　数值模拟结果及分析第9章　并行计算在机械工程中的典型应用 9.1　汽车碰撞安全性的数值模拟 9.1.1 项目背景 9.1.2　汽车三维有限元建模 9.1.3 汽车正面碰撞的数值模拟 9.1.4　汽车碰撞事故再现 9.2　柔性储液容器流固耦合的数值模拟 9.2.1　项目背景 9.2.2　流固耦合数值模拟的理论基础 9.2.3　流固耦合数值模拟的典型应用参考文献

本书内容共包括9章。第1章是绪论，主要介绍了并行计算机的发展现状和并行算法设计的基础知识；第2、第3和第4章分别介绍了结构动力学并行计算的理论基础、软件设计方法和系统集成方法；第5、第6和第7章介绍了结构动力学并行计算的三类主要方法：隐式并行计算方法、显式并行计算方法和精细积分并行计算方法；第8和第9章分布介绍了并行计算技术在土木工程和机械工程中的典型应用实例。本书可供从事计算数学、计算力学、并行计算、高性能计算、计算机仿真、计算机辅助工程、机械结构设计、建筑结构设计等领域的研究与应用技术人员参考。