摘要：超级计算机中的性能波动通常表现为软件在同一硬件上运行得忽快忽慢,或在配置相同的硬件上运行得快慢不一.在多种性能波动来源中,处理器性能波动隐蔽性强且危害巨大,可导致超级计算机整机性能急剧下降.然而,当前处理器性能波动研究面临两大难题.首先,现有工具难以检测微小的性能波动.为了准确检测纳秒级的处理器性能波动,计时方法需要具有很高的精度和灵敏度.然而,现有工具在真实应用中用于计时测量时,计时结果波动可达数万拍,难以检测处理器性能波动.其次,现有方法难以客观评价不同工具的性能波动检测能力,缺乏量化评价指标.一次性能波动检测包含大量计时结果,其分布可能受性能波动和计时波动的共同影响.然而,现有方法无法评价这些测量结果是否真实反映了性能波动的特征.为解决第一个问题,本文对PAPI在不同缓存状态下的计时波动进行了测量和原因分析.随后,基于x86和Armv8指令集的内存屏障和序列化指令,设计了序列化屏障计时方法,用以抑制计时波动.为解决第二个问题,本研究对计时波动进行建模,首次提出了跨平台的计时方法精度和灵敏度指标及评价方法,定量评估了计时方法对微小时间波动的测量能力,为性能波动的检测和判定提供了依据.实验表明,在英特尔Xeon 6248和华为鲲鹏920-6426处理器上,与PAPI相比,序列化屏障计时方法的精度提高了2.2~30.2倍,灵敏度提高了1.9~44.8倍,并且能够检测到纳秒级别的性能波动.

摘要：应用非线性有限元方法,对某车型在50km/h速度下的碰撞行为进行数值模拟,仿真结果发现了该车型设计中不完善的地方。应用高强度钢板及拼焊板技术等新材料和新工艺对车身设计进行改进,通过数值模拟试验发现,对部分主要吸能部件应用高强度钢板及拼焊板技术可以有效提高整车的安全性能,改善吸能部件的变形模式。

摘要：流体-结构耦合问题广泛存在于各种工程领域,本文采用ALE显式有限元法求解该类问题,并对该方法的并行性进行讨论。同时根据流体-结构耦合问题与ALE显式有限元的计算特点,在坐标递归分区方法的基础上设计并程序实现了基于流体-结构耦合均衡的分区算法。通过与坐标递归分区方法的计算结果相比较,对于流体-结构耦合问题的求解,耦合均衡并行分区方法具有更好的加速比和并行效率。

摘要：精细时程法涉及到稠密矩阵,计算量大,需要大量的存储空间,适合自由度数较少的简单结构。根据指数矩阵的Taylor展开和矩阵指数函数的性质来计算指数矩阵,结合动力方程的稀疏变换和积分方程的级数解,避开稠密矩阵,给出了精细时程法在大型结构动力响应中的一种推广应用,并设计了相应的时程积分算法。整个算法仅涉及一个稀疏矩阵,对存储空间的要求很低,能应用于大型结构的动力响应分析。最后给出了算例验证。

摘要：双层储液容器相比于单层储液容器在抗碰撞冲击方面有着更加良好的性能.采用多物质ALE有限元方法和流-固耦合均衡分区并行计算方法,模拟计算了单/双层储液容器在与地面碰撞冲击时储液容器的动态响应,仿真计算结果为双层储液容器的设计提供了参考依据.最后比较了坐标递归对分和流-固耦合均衡分区两种并行算法对并行效果的影响.结果表明,后者比前者有着更高的加速比和并行效率.

摘要：基于多物质的ALE有限元法,利用罚函数方式实现了两种流体与结构间的耦合作用,并完成了大变形柔性储液容器跌落碰撞过程的三维动态模拟。在分析柔性储液容器碰撞过程力学行为的同时,比较不同装水量对其结果的影响,为该类柔性储液容器结构的设计提供了重要的参考依据。

摘要：结合开发交通事故防范的数字化公共平台,根据基于Web的交通事故模拟分析系统的技术特征,设计了基于Web的交通事故模拟分析系统的框架.基于商业软件,提出适用于模拟法的交通事故场景自动生成技术,并初步建立了包括车辆、人体在内的全三维参数化仿真模型数据库.通过实现远程交通事故模拟与分析,为交通事故的快速分析和处理提供有力的支持.

摘要：漂浮在海上的软体浮囊结构在波浪作用下的动态响应是典型的多相流流固耦合问题。应用多物质ALE有限元方法,对粘性不可压缩流动Navier-Stokes基本方程进行数值求解并追踪材料在单元网格中的流动界面,在水池的一侧使用数值造波机条件生成正向入射波浪。数值实验表明,建立的三维数值波浪水池产生的波浪具有良好的重复性和稳定性。在此基础上,建立了波浪与浮囊结构相互作用的有限元模型。分析了波浪波高的变化对浮囊结构动态响应的影响,为该海上浮囊结构的设计提供了参考依据。

摘要：车载柔性储液结构与结构内液体的作用为典型的流体-结构耦合问题.采用显式动力软件LS-DYNA,首先通过控制体积法与ALE有限元法相结合的方法间接得到了柔性储液结构的初始状态,然后,采用ALE有限元法实现了大型车载柔性储液结构三维动态仿真,研究其在制动工况下的动力行为.通过与试验结果相比较,证实该仿真方法的可行性,为该类车载柔性储液结构的设计与整车性能的改进提供了参考依据.

摘要：针对盾构刀盘切削土体的问题,提出了基于有限元和高性能计算方法的大规模数值模拟方法.建立了盾构和土体的三维分析模型,并且充分考虑到土体的材料非线性,利用动态显示算法进行了基于国产“曙光4000A”高性能计算机的大规模流固耦合分析.仿真采用任意拉格朗日-欧拉法(ALE),解决了土体大变形造成的有限元单元畸变问题,预测土体-刀具相互作用的过程;将修正的Drucker-Prager塑性土体模型作为土体的非线性有限元模型,其仿真方法和结果可以为未来盾构机的刀盘设计提供参考.