岩石破裂过程分析系统并行计算方法研究-岩石力学与工程学报.PDF

第 25 卷 第 9 期 岩石力学与工程学报 Vol.25 No.9 2006 年 9 月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept. ，2006 岩石破裂过程分析系统并行计算方法研究 1，2 2 ，3 3 2 1 张永彬 ，唐春安 ，梁正召 ，徐 涛 ，李连崇 (1. 东北大学 岩石破裂与失稳研究中心，辽宁 沈阳 110004 ；2. 大连大学 材料破坏力学数值试验研究中心，辽宁 大连 116622 ； 3. 大连理工大学 土木水利学院，辽宁 大连 116024) 摘要：岩石工程灾害与岩石破裂过程失稳密切相关。大型岩石工程破裂过程数值分析需要高效、准确、强大的计 算能力支持。一般传统串行计算方法难以满足要求，大规模并行计算是解决这一难题的有效途径。岩石破裂过程 分析系统是研究岩石破裂过程的一个重要数值分析工具。在岩石破裂过程分析系统串行单机版的基础上，结合现 代有限元方法和数值计算方法，在消息传递并行环境下，利用区域分解和主从编程模式，采用分布存储稀疏线性 迭代并行求解方法，在 Linux 机群上实现应力分析模块中有限元计算的并行处理。通过 Windows 和 Linux 协调处 理策略，有效地把原有的前后处理功能和机群系统强大的计算能力结合起来，建立岩石破裂过程分析 RFPA3D-Parallel 并行分析系统。算例结果表明，并行程序具有很高的加速比和并行效率，能够快速完成三维条件 下 300 万单元的大规模岩石破裂过程分析。应用 RFPA3D-Parallel 并行分析系统模拟地壳介质中广泛存在的龟裂现 象，再现非均匀介质破坏和裂纹演化过程，从而显示该系统广泛的应用前景。 关键词：岩石力学；岩石破裂过程；大规模；并行计算；区域分解；消息传递界面 中图分类号：TU 45 文献标识码：A 文章编号：1000 –6915(2006)09 –1795 –07 RESEARCH ON PARALLEL COMPUTATIONAL METHOD OF ROCK FAILURE PROCESS ANALYSIS SYSTEM 1，2 2，3 3 2 1 ZHANG Yongbin ，TANG Chun′an ，LIANG Zhengzhao ，XU Tao ，LI Lianchong (1. Center for Rock Instability and Seismicity Research，Northeastern University ，Shenyang ，Liaoning 110004，China； 2. Research Center for Numerical Tests on Material Failure，Dalian University ，Dalian ，Liaoning 116622，China； 3. School of Civil and Hydraulic Engineering ，Dalian University of Technology ，Dalian ，Liaoning 116024，China) Abstract ：Rock engineering hazards are closely related to unstable failure of rocks. Numerical analysis of rock failure process of large-scale