基于GPU的车辆-轨道-地基土耦合系统3D随机振动并行计算方法

朱志辉; 夏禹涛; 王力东; 刘禹兵

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基于GPU的车辆-轨道-地基土耦合系统3D随机振动并行计算方法

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针对轨道不平顺随机特征导致车辆-轨道-地基土耦合系统随机分析计算效率低的问题,采用虚拟激励法降低大样本分析的计算量;针对耦合系统等效刚度矩阵的稀疏特性,采用行压缩(Compressed Sparse Row,CSR)格式存储大型稀疏矩阵,采用预处理共轭梯度法(Preconditioned Conjugate Gradient,PCG)求解对称正定的等效静力平衡方程,最后通过MATLAB-CUDA(Compute Unified Device Architecture)混合平台开发基于GPU的并行计算程序.数值算例表明:基于MATLAB-CUDA混合平台求解等效静力平衡方程的效率是串行多点同步算法的86.13倍,大大缩短了随机振动分析的总计算时间,且内存占用小、易于在个人计算机上实施;采用PCG法求解车辆-轨道-地基土耦合系统形成的大型稀疏线性方程组时,建议以加速度指标作为迭代收敛精度的控制指标;可通过选取适当的迭代收敛精度,以达到计算精度和计算效率的平衡.

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来源
《湖南大学学报：自然科学版》 |2021年第7期|79-88|共10页
作者
朱志辉; 夏禹涛; 王力东; 刘禹兵;
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作者单位

中南大学土木工程学院;

湖南长沙410075;

中南大学高速铁路建造技术国家工程实验室;

湖南长沙410075;

长沙理工大学土木工程学院;

湖南长沙410114;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类线路振动;在其他方面的应用;
关键词
随机振动; GPU并行计算; 3D有限元法; 虚拟激励法; 车辆-轨道-地基土耦合模型;

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