学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于CUDA的动载荷识别问题的并行算法研究

作　者: 侯有政
导　师: 张方
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 工程力学
关键词: 动载荷识别 CUDA 并行算法 频域法 时域法 位置识别 有限元法
分类号: TB115
类　型: 硕士论文
年　份: 2012年
下　载: 39次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


利用传统的串行算法求解大型和超大型的复杂结构动载荷识别问题的时候，计算的密集性会造成过长的求解耗时，难以获得令人满意的结果。本文基于CUDA研究了动载荷识别问题的并行算法，利用GPU多处理器的特点来实现大规模数据的并行计算，从而显著提高问题的求解速度。为实现上述提高求解速度的目标，本文做了以下研究：首先介绍了广义切比雪夫正交多项式理论，通过函数拟合的方式，分别推导了分布动载荷频域和时域的识别公式，着重讨论连续梁和薄板问题。CUDA是一种全新的基于GPU的并行计算软硬件架构，通过线程来控制整个程序的执行。由于有限元内在良好的并行性，基于CUDA的并行计算技术能很好的应用到有限元分析中。本文重点研究了并行计算平台的搭建、CUDA的编程模型、CUDA的线程结构、CUDA程序的优化策略和评价标准。最后，在上面研究的基础上，用C/C++语言编写了动载荷频域识别和动载荷时域识别模块。仿真算例验证了并行算法的准确性和加速比。同时对已知载荷数的集中载荷的位置识别进行了研究，并基于区域分解法编写了位置识别的并行计算程序。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-14
第一章 绪论  14-21
  1.1 概述  14-15
  1.2 动载荷识别国内外研究现状  15-16
    1.2.1 动载荷识别频域法  15-16
    1.2.2 动载荷识别时域法  16
  1.3 基于 CUDA 的并行计算的研究现状及发展趋势  16-19
    1.3.1 并行计算的应用与发展  16-18
    1.3.2 CUDA 并行运算平台的应用与发展  18
    1.3.3 基于 CUDA 的并行计算的应用与发展  18-19
  1.4 本文的主要工作  19-21
第二章 动载荷识别基本理论  21-45
  2.1 引言  21
  2.2 广义切比雪夫正交多项式  21-27
    2.2.1 正交多项式的基本性质  21-22
    2.2.2 一维广义切比雪夫正交多项式  22-24
    2.2.3 二维广义切比雪夫正交多项式  24-25
    2.2.4 三维广义切比雪夫正交多项式  25-27
  2.3 基于正交多项式的分布动载荷频域识别问题  27-36
    2.3.1 频响函数矩阵求逆法和模态坐标转换法  27-29
    2.3.2 连续梁模型分布动载荷频域识别  29-31
    2.3.3 薄板模型分布动载荷频域识别  31-36
  2.4 基于正交多项式的分布动载荷时域识别问题  36-43
    2.4.1 时域法识别基本原理  37-38
    2.4.2 连续梁模型分布动载荷时域识别  38-42
    2.4.3 薄板模型分布动载荷时域识别  42-43
  2.5 集中动载荷位置识别  43-44
  2.6 本章小结  44-45
第三章 基于 CUDA 的并行计算的设计思想  45-59
  3.1 引言  45
  3.2 基于 CUDA 的并行计算平台  45-49
    3.2.1 CUDA 平台简介  45-48
    3.2.2 基于 CUDA 的并行计算环境的搭建与配置  48-49
  3.3 CUDA 编程及优化策略  49-57
    3.3.1 CUDA 的编程模型  49-52
    3.3.2 CUDA 的线程结构  52-54
    3.3.3 CUDA 对 C/C++语言的扩展  54-55
    3.3.4 CUDA 程序的优化策略  55-57
  3.4 并行算法的评价标准  57-58
  3.5 本章小结  58-59
第四章 动载荷识别问题的并行实现  59-88
  4.1 引言  59
  4.2 动载荷识别模块设计  59-60
  4.3 动载荷识别的并行实施方案  60-80
    4.3.1 位置已知集中载荷频域识别  60-63
    4.3.2 一维线分布载荷频域识别  63-67
    4.3.3 二维面分布载荷频域识别  67-68
    4.3.4 位置已知集中载荷时域识别  68-71
    4.3.5 一维线分布载荷时域识别  71-74
    4.3.6 二维面分布载荷时域识别  74-77
    4.3.7 集中动载荷位置识别  77-80
  4.4 动载荷并行计算模块识别的应用  80-87
    4.4.1 实验  80-85
    4.4.2 有限元建模  85-86
    4.4.3 动载荷识别及生成应力云图  86-87
  4.5 本章小结  87-88
第五章 总结与展望  88-90
  5.1 本文的主要工作和贡献  88
  5.2 进一步的工作与展望  88-90
参考文献  90-93
致谢  93-94
攻读硕士学位期间发表的论文  94-95
附录  95-102

相似论文

  1. 永磁磁力耦合器结构与特性研究,TH139
  2. 频繁图结构并行挖掘算法的研究与实现,TP311.13
  3. 基于时程分析法碾压混凝土重力坝抗震稳定性分析,TV642.2
  4. 基于并行算法的模糊综合评价模型的设计与应用,TP18
  5. 智能森林灭火航弹研究,S762
  6. 基于视觉反馈与行为记忆的GPU并行蚁群算法,TP301.6
  7. 基于CUDA的图像数字水印技术的研究,TP309.7
  8. 液压挖掘机工作装置动力学分析及有限元优化设计,TU621
  9. CUDA平台下数字图像认证方法的设计与实现,TP391.41
  10. 基于GPU并行加速的正射影像生成研究,TP391.41
  11. 轿车白车身结构模态特性研究,U463.82
  12. 基于有限元法的某涡轮盘的疲劳可靠性灵敏度分析,V232.3
  13. 基于随机振动的轿车车身疲劳寿命研究,U463.82
  14. 基于GPU的BLAST程序的并行计算的研究,TP338.6
  15. 基于GPU的医学图像体绘制算法的研究与实现,TP391.41
  16. 中厚板轧后冷却过程有限元模型的研究与应用,TG335.5
  17. 离心泵关键结构力学分析及改进研究,TH311
  18. 平头塔机回转平台的有限元分析及优化设计,TH213.3
  19. CUDA技术在多节点超短期负荷预测上的应用,TM715
  20. 某多跨转子系统可靠性灵敏度分析,TH113
  21. GPU在车辆检测与跟踪系统中的应用研究,TP391.41

中图分类: > 工业技术 > 一般工业技术 > 工程基础科学 > 工程数学 > 计算数学的应用
© 2012 www.xueweilunwen.com