[发明专利]在多处理器计算机系统中模拟撞击事件的改进方法

说明书

技术领域

本发明涉及结构(例如，汽车，飞机)的计算机辅助工程分析，更具体地 说，涉及一种在多处理器计算机系统中以更高的效率模拟撞击事件的改进方 法。

背景技术

有限元分析(FEA)是一种最受欢迎的计算机辅助工程工具，被工程师和 科学家用于建模和解决与复杂系统相关的工程问题，例如三维非线性结构设计 和分析。FEA的名字来自以下事实：被考察的物体的几何形状是特定的。随 着现代数字计算机的出现，FEA已经作为FEA软件被实施。基本上，FEA软 件设有几何形状描述的模型、以及在模型内的每个点处的相关材料特性。在这 个模型中，被分析系统的几何形状由不同尺寸的实体(solid)、壳(shell)和 梁(beam)来表示，这些实体、壳和梁被称为单元。各单元的顶点被称为节 点(node)。该模型包括有限数量的单元，这些单元被赋予与材料特性相关的 材料名。因此该模型代表了被分析物体及其即刻环境(immediate surrounding) 所占据的物理空间。然后，FEA软件涉及一个表格，每种材料类型的特性被 列在该表格中(例如，应力-应变构成等式、杨氏模量、泊松比、导热性)。另 外，指定了物体的边界条件(也就是，负荷、物理约束等)。用这种方式生成 物体及其环境的模型。

FEA已经被汽车制造商用于优化汽车的空气动力学性能和结构完整性。 FEA受欢迎的任务之一就是模拟撞击事件，例如汽车碰撞、金属变形、飞鸟 撞击等。许多原型测试可以被计算机模拟代替，该计算机模拟优选在合理的时 间期限(例如，通宵)内执行，使得用户(也就是，工程师和/或科学家)可 以多产。为了确保产量，当FEA首先用于模拟撞击事件时，大多数FEA模型 受到计算机能力(也就是，处理速度、存储器容量等)的限制。理论上，当计 算机随时间改进时，这个问题可以被解决。但是，随着计算机能力在过去几十 年的增长，汽车的FEA模型也对应地增加了，例如，汽车的普通FEA模型可 包含1,000,000个以上的单元。使用这样大尺寸的FEA模型，使用有限元分析 来模拟撞击事件仍然会花费很长的时间。为了解决这个问题，当今的有限元分 析模型能够在多处理器计算机上执行。因此，有限元分析的许多方面已经在并 行处理中被改进。但是，当用户为撞击事件定义和规定大量的接触界面(contact interface)时，会出现新的问题。现有技术中处理接触界面的方法导致多处理 器计算机系统损失了并行效率，这将会导致产量的损失(很长的模拟时间)或 者精度的降低(更小的FEA模型)。

因此，需要一种在具有多个处理单元的计算机系统中执行的有限元分析中 采用大量接触界面模拟撞击事件的改进方法。

发明内容

这部分用于总结本发明的某些方面，并简单介绍某些优选实施例。可能对 这部分、摘要以及标题进行简化或者省略，以避免本发明的目的不清楚。这样 的简化或省略并不用于限制本发明的范围。

本发明公开了一种在用于辅助用户设计或者改进一个或多个结构的有限 元分析中模拟撞击事件的系统、方法和软件产品。

根据一个实施例，本发明提供了一种在用于辅助用户设计或者改进一个或 多个结构的有限元分析中模拟撞击事件的计算机实施的方法，所述方法至少包 括以下步骤：在连接有多个处理单元的计算机系统中接收经历撞击事件的一个 或多个结构的有限元分析模型，其中所述有限元分析模型包含多个接触界面； 将所述有限元分析模型分为多个域，这多个域至少包括计算机系统中的第一域 和第二域，第一域与所述多个处理单元中的第一处理单元相关，第二域与所述 多个处理单元中的第二处理单元相关；在所述计算机系统中确定各接触界面与 一个或多个域之间的可分组关系；在所述计算机系统中执行撞击事件的具有多 个解法周期的时间推进模拟；在每个解法周期，根据可分组关系生成第一数据 通信消息并将它从第一处理单元发送到第二处理单元，使得与接触界面相关的 最大可能数据通信被交换；使用在第一数据通信消息中接收的数据，在第一和 第二处理单元中为有限元分析中的各接触界面执行多次计算；生成第二数据通 信消息并将它沿着与第一数据通信消息相反的方向发送，该第二消息被配置为 发送计算得到的数据；以及在所有的解法周期都已经被计算后，在与计算机系 统相联的监视器上显示模拟结果。

通过以下结合附图对具体实施方式的详细描述，本发明的其它目的、特征 和优点将会变得显而易见。

附图说明