随着国家建设的不断发展,出现了各种各样的大型和超大型的复杂结构。这些工程结构的规模不仅越来越大,其复杂程度也越来越高,而且还涉及到复杂的非线性本构关系,计算时间长。传统的基于单机的有限元方法往往无法满足这些问题的计算。将并行计算技术引入结构的有限元分析,可以从很大程度上增加结构分析的规模,提高分析速度,从而促进有限元法在大型结构工程中的应用。 随着计算机及网络技术的发展,利用PC机组建的机群为并行计算提供了平台。在此背景下,河海大学工程力学系利用PC机组建了基于Linux系统的高性能计算机群。本文给出了机群环境的详细配置和使用方法,并且对机群系统进行了测试。在机群上成功配置了主要用于在分布式存储环境下高效求解偏微分方程组的科学计算工具PETSc,对它的基本用法和程序执行过程进行了说明。 区域分解算法是适合在并行机上求解偏微分方程的一种方法。该方法先将求解区域划分为若干个子区域,然后在各个子区域并行求解。在机群环境下,本文以区域分解算法和并行预处理共轭梯度法为理论基础,采用C++语言和MPI编程方法,编制了基于Linux操作系统,适用于机群的大型结构并行有限元程序ADVPFEM。 利用本文程序对长方体结构进行了并行计算,得出了加速比和并行效率,并且与ABAQUS软件计算的结果进行了比较,得出两者的结果是一致的。对龙马面板堆石坝的简化模型进行了线性并行有限元计算,计算规模达到了百万单元,在机群上完成了计算。同时对于在使用相同处理器情况下,对不同子区域数所需要的计算时间进行了分析和比较。结果显示结构分析的并行计算时间不会随着计算CPU和子区域数的增加而无限制的减少。