基于边光滑三角形壳元和统一计算架构的板料成形仿真并行计算方法

摘要

针对板料成形过程仿真中计算效率低以及四边形单元几何逼近性差的问题,提出一种基于边光滑三角形壳元(Edge-based smoothed triangular shell element,EST)和图形处理器(Graphics processing unit,GPU)的板料成形并行计算方法。根据EST壳元及板料成形过程显式求解的特点,该方法采用将最小计算单位与线程一一对应的方式进行数组的求解,同时,采用并行缩减的方法进行单值的求解,实现了整个计算过程的细粒度并行。考虑到GPU并行计算系统的特点,采用由CPU进行主控,由GPU进行数值求解的程序架构,并以统一计算架构(Compute unified device architecture,CUDA)作为GPU编程环境,编制相应的程序。通过算例表明,与传统CPU串行计算方法相比,在计算精度一致的情况下,当计算模型单元数超过20 000个时,基于GPU的并行计算方法可以获得35倍以上的计算加速比,显著减少板料成形仿真的计算时间。