[发明专利]基于立方晶格积分法的近场动力学串行与并行数值计算方法

摘要

本发明公开了一种基于立方晶格积分法的近场动力学串行与并行数值计算方法，主要针对循环计算进行并行化处理；对三个循环进行分析可知，在时间步循环中，前后时间步间具有依赖关系，即下一时间步需要使用前一时间步的计算结果，故不可并行，而在点单元间的循环和每个点单元的所有键的循环中，点单元间的计算和每个点单元的所有键的计算都是独立的，因此可进行并行化处理，并行化处理后的数值计算过程如图3所示，其中将单元点循环和键循环采用多进程的并行计算方式，可有效提高数值计算速度，且计算结果与不采用并行计算时的结果一致。选择适当的并行进程数量可在一定的硬件条件下有效提高计算效率，适用性较广。

主权项

1.基于立方晶格积分法的近场动力学串行与并行数值计算方法，该方法包括机构建模和数值求解两个步骤；机构建模是指在近场动力学理论中，分析对象是由大量具有物性信息的物质点组成，故可将这些物质点通过数量有限、规格统一的小立方体晶格表示，称为点单元，每个点单元代表一个物质点，将这些点单元平行排列，便构成了分析对象的结构模型；数值求解是在机构建模的基础上，将键基近场动力学基本理论中积分形式的运动方程转化为数值求和的方式进行计算；这样模型中的运动方程及其相关参数，完全由最简单的四则运算所取代，通过已知的初始条件，就可数值求解每一点单元在不同时刻下的位移、速率、损伤、近场力、键的变形能密度、键的损伤释放能密度、物质点的变形能密度、物质点的损伤释放能密度等参数，则对模型求解时可使用循环体进行计算；可见在使用串行立方晶格积分法求解时需要经历三个嵌套的循环：1)时间步循环，2)每个时间步内的点单元循环，3)每个点单元的所有键循环；其特征在于：针对于立方晶格积分法的三个循环采用并行数值计算方法，对三个循环进行分析可知，在时间步循环中，前后时间步间具有依赖关系，即下一时间步需要使用前一时间步的计算结果，故不可并行，而在点单元间的循环和每个点单元的所有键的循环中，点单元间的计算和每个点单元的所有键的计算都是独立的，因此可进行并行化处理。/n