基于GPU的结构静力拓扑优化设计方法

摘要

针对连续体结构拓扑优化存在的计算量大、计算效率低等问题,开展了基于GPU并行计算的大规模结构静力拓扑优化方法研究。首先,为了减少有限元分析的迭代次数,引入了雅可比(Jacobi)对角线预处理器,研究基于共轭梯度法和预处理技术的结构有限元并行计算方法。其次,基于单元免组装技术,结合并行迭代计算方法,研究基于GPU的结构静力拓扑优化并行计算方法。在完成上述方法的Matlab和C++并行计算核函数编程后,进行了大量的算例考核。通过给出的算例来验证提出方法的有效性和计算效率,结果表明,该方法具有重要的理论价值和工程应用前景。