Abstract
In the process of structural design for large-scale structures with several thousands of degrees of freedom, a plethora of structural calculations with large amount of data storage are required to obtain the forces and displacements of the members. However, current computational environment with single microprocessor such as a personal computer or a workstation is not capable of generating a high-level of efficiency in structural analysis and design process for large-scale structures. In this paper, a high-performance parallel computing system interconnected by a network of personal computers is proposed for an efficient structural analysis. Two distributed structural analysis algorithms are developed in the form of distributed or parallel preconditioned conjugate gradient (DPCG) method. To enhance the performance of the developed distributed structural analysis algorithms, the number of communications and the size of data to be communicated are minimized. These algorithms are applied to the structural analyses of three large space structures as well as a 144-story tube-in-tube framed structure.
최근 공학분야에서 다루어지고 있는 문제의 규모가 대형화하고 있으며 이러한 대형구조물의 구조설계는 부재의 강도설계 및 절점의 변위조절을 위하여 많은 수의 구조해석을 요구한다. 한 대의 개인용 컴퓨터에 의한 대형구조물의 구조해석은 대용량의 기억장치와 많은 계산 시간이 요구되므로 반복적 해석이 필요한 대형구조물의 설계에 효율적으로 이용되기 어려운 실정이다. 따라서, 본 논문에서는 이러한 문제에 대한 대안으로 다수의 개인용 컴퓨터들을 네트워크로 연결하여 고성능 병렬연산시스템을 구성하고 이에 적합한 두 가지 형태의 분산구조방정식해법들을 반복법인 PCG 알고리즘을 이용하여 개발하였다. 대형구조물을 위한 분산구조해석법은 구조해석 과정에 요구되는 각 컴퓨터 상호 간의 통신회수와 통신량을 최소화할 수 있도록 개발되었다. 분산구조해석법의 성능은 대규모 3차원 트러스 구조물 및 144층 가새 튜브구조물의 구조해석에 적용하여 분석하였다.
