[發明專利]在多處理器計算機系統中模擬撞擊事件的改進方法

有效

• 申請號: 200910246429.8
• 申請日: 2009-11-20
• 公開（公告）號: CN101763448A
• 公開（公告）日: 2010-06-30
• 發明（設計）人: 布雷恩·韋恩斯科特
• 申請（專利權）人: 利弗莫爾軟件技術公司
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 深圳市順天達專利商標代理有限公司 44217
• 代理人: 郭偉剛;李琴

技術領域

本發明涉及結構(例如，汽車，飛機)的計算機輔助工程分析，更具體地 說，涉及一種在多處理器計算機系統中以更高的效率模擬撞擊事件的改進方 法。

背景技術

有限元分析(FEA)是一種最受歡迎的計算機輔助工程工具，被工程師和 科學家用于建模和解決與復雜系統相關的工程問題，例如三維非線性結構設計 和分析。FEA的名字來自以下事實：被考察的物體的幾何形狀是特定的。隨 著現代數字計算機的出現，FEA已經作為FEA軟件被實施。基本上，FEA軟 件設有幾何形狀描述的模型、以及在模型內的每個點處的相關材料特性。在這 個模型中，被分析系統的幾何形狀由不同尺寸的實體(solid)、殼(shell)和 梁(beam)來表示，這些實體、殼和梁被稱為單元。各單元的頂點被稱為節 點(node)。該模型包括有限數量的單元，這些單元被賦予與材料特性相關的 材料名。因此該模型代表了被分析物體及其即刻環境(immediate?surrounding) 所占據的物理空間。然后，FEA軟件涉及一個表格，每種材料類型的特性被 列在該表格中(例如，應力-應變構成等式、楊氏模量、泊松比、導熱性)。另 外，指定了物體的邊界條件(也就是，負荷、物理約束等)。用這種方式生成 物體及其環境的模型。

FEA已經被汽車制造商用于優化汽車的空氣動力學性能和結構完整性。 FEA受歡迎的任務之一就是模擬撞擊事件，例如汽車碰撞、金屬變形、飛鳥 撞擊等。許多原型測試可以被計算機模擬代替，該計算機模擬優選在合理的時 間期限(例如，通宵)內執行，使得用戶(也就是，工程師和/或科學家)可 以多產。為了確保產量，當FEA首先用于模擬撞擊事件時，大多數FEA模型 受到計算機能力(也就是，處理速度、存儲器容量等)的限制。理論上，當計 算機隨時間改進時，這個問題可以被解決。但是，隨著計算機能力在過去幾十 年的增長，汽車的FEA模型也對應地增加了，例如，汽車的普通FEA模型可 包含1,000,000個以上的單元。使用這樣大尺寸的FEA模型，使用有限元分析 來模擬撞擊事件仍然會花費很長的時間。為了解決這個問題，當今的有限元分 析模型能夠在多處理器計算機上執行。因此，有限元分析的許多方面已經在并 行處理中被改進。但是，當用戶為撞擊事件定義和規定大量的接觸界面(contact interface)時，會出現新的問題。現有技術中處理接觸界面的方法導致多處理 器計算機系統損失了并行效率，這將會導致產量的損失(很長的模擬時間)或 者精度的降低(更小的FEA模型)。

因此，需要一種在具有多個處理單元的計算機系統中執行的有限元分析中 采用大量接觸界面模擬撞擊事件的改進方法。

發明內容

這部分用于總結本發明的某些方面，并簡單介紹某些優選實施例。可能對 這部分、摘要以及標題進行簡化或者省略，以避免本發明的目的不清楚。這樣 的簡化或省略并不用于限制本發明的范圍。

本發明公開了一種在用于輔助用戶設計或者改進一個或多個結構的有限 元分析中模擬撞擊事件的系統、方法和軟件產品。

根據一個實施例，本發明提供了一種在用于輔助用戶設計或者改進一個或 多個結構的有限元分析中模擬撞擊事件的計算機實施的方法，所述方法至少包 括以下步驟：在連接有多個處理單元的計算機系統中接收經歷撞擊事件的一個 或多個結構的有限元分析模型，其中所述有限元分析模型包含多個接觸界面； 將所述有限元分析模型分為多個域，這多個域至少包括計算機系統中的第一域 和第二域，第一域與所述多個處理單元中的第一處理單元相關，第二域與所述 多個處理單元中的第二處理單元相關；在所述計算機系統中確定各接觸界面與 一個或多個域之間的可分組關系；在所述計算機系統中執行撞擊事件的具有多 個解法周期的時間推進模擬；在每個解法周期，根據可分組關系生成第一數據 通信消息并將它從第一處理單元發送到第二處理單元，使得與接觸界面相關的 最大可能數據通信被交換；使用在第一數據通信消息中接收的數據，在第一和 第二處理單元中為有限元分析中的各接觸界面執行多次計算；生成第二數據通 信消息并將它沿著與第一數據通信消息相反的方向發送，該第二消息被配置為 發送計算得到的數據；以及在所有的解法周期都已經被計算后，在與計算機系 統相聯的監視器上顯示模擬結果。

通過以下結合附圖對具體實施方式的詳細描述，本發明的其它目的、特征 和優點將會變得顯而易見。

附圖說明