[博士]稀漿封層瀝青碎石復合路面路用性能試

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　　[博士]稀漿封層瀝青碎石復合路面路用性能試驗　　學科專業(yè):采礦工程　　授予學位：博士　　學位授予單位：東北大學　　學位年度：2007　　隨著我國大型、超大型巖土工程的建設(shè)，巖石材料脆性破壞與工程結(jié)構(gòu)災(zāi)害的研究面臨著嚴重的挑戰(zhàn)。巖石工程結(jié)構(gòu)尺度巨大，涉及大量多相細觀結(jié)構(gòu)、宏觀結(jié)構(gòu)和界面，巖石工程中巖體結(jié)構(gòu)失穩(wěn)和破裂過程數(shù)值分析必須采用巨大的單元數(shù)目，需要巨大的計算容量和計算速度，而且?guī)r石工程中的破裂問題數(shù)值模擬是一個從變形起始到最終破壞的漫長過程，這個過程對數(shù)值模擬而言周期非常長，需要極高的計算速度，對計算能力提出了較高的要求，而傳統(tǒng)的單機串行分析方法無法滿足工程需要，因而需要發(fā)展基于并行計算技術(shù)的大規(guī)模巖石結(jié)構(gòu)破壞過程數(shù)值分析軟件系統(tǒng)，以滿足巖石力學和工程發(fā)展的需求，深入分析巖石材料細觀破壞本質(zhì)、進行工程穩(wěn)定性評價。本論文在課題組原有工作基礎(chǔ)之上，圍繞巖石破裂過程并行分析這一主題，開展了以下幾個方面的工作:　　 1.完成了基于Jacobi預(yù)處理穩(wěn)定雙共扼梯度法的分布式集群環(huán)境下的并行求解器。并行求解器能夠充分利用計算和通信的重疊以達到降低通信延遲的目的，其對存儲要求較低，計算速度較快，能夠完成大規(guī)模線性方程組的求解?！　? 2.討論了有限元區(qū)域分解實施過程中有限元的網(wǎng)格無重疊劃分、數(shù)據(jù)分割以及信息管理實現(xiàn)細節(jié)，構(gòu)建了有限元計算子區(qū)域的有限元信息以及數(shù)據(jù)的局部化存儲，并同時構(gòu)建了并行計算的通信環(huán)境?！　? 3.基于有限元區(qū)域分解方法和并行Jacobi預(yù)處理穩(wěn)定雙共瓏梯度法，采用MPICH和Fortran編制了三維彈性有限元并行計算程序。算例表明并行計算程序具有較高的性能和良好的可擴展性?！　? 4.設(shè)計了基于客戶機一服務(wù)器模型的分布式巖石破裂過程分析并行分析系統(tǒng)(RFPA30-Parallel )，采用WindowsXP PC機作為客戶機，并行計算機作為服務(wù)器提供計算資源。通過面向連接協(xié)議的socket服務(wù)實現(xiàn)了客戶機一服務(wù)器模型，完成了跨平臺系統(tǒng)的信息通訊和數(shù)據(jù)傳遞功能，使得WindowsXP和Linux能夠協(xié)調(diào)處理，從而實現(xiàn)了面向網(wǎng)絡(luò)的巖石破裂過程并行分析系統(tǒng)。目前在所使用的32計算結(jié)點集群環(huán)境下，并行計算程序使用12個計算結(jié)點24個CPU就可以完成300萬六面體單元近千萬自由度的巖石破裂過程分析?！　? 5.通過應(yīng)用RFPA30-Parallel數(shù)值分析系統(tǒng)實現(xiàn)了不同主應(yīng)力水平下三層層狀巖石結(jié)構(gòu)模型中等間距裂紋數(shù)值模擬。一共進行了直接拉伸、雙向不等應(yīng)力拉伸和雙向等應(yīng)力拉伸三種不同類型9種不同主應(yīng)力比條件下的裂紋等間距數(shù)值模擬。數(shù)值模擬再現(xiàn)了裂紋的萌生、擴展以及貫通，最終形成不同模式的裂紋的整個形成過程。9種不同主應(yīng)力比條件下的裂紋等間距數(shù)值模擬結(jié)果表明隨主應(yīng)力水平不同，裂紋模式由平行裂紋模式轉(zhuǎn)變?yōu)槎噙呅瘟鸭y模式。從而表明RFPA30-Parallel數(shù)值分析系統(tǒng)在巖石工程結(jié)構(gòu)破壞分析領(lǐng)域具有廣泛潛在的應(yīng)用前景，它為巖石工程結(jié)構(gòu)破裂過程分析提供了一個強有力的數(shù)值分析工具。

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