[博士]稀漿封層瀝青碎石復(fù)合路面路用性能試

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　　[博士]稀漿封層瀝青碎石復(fù)合路面路用性能試驗(yàn)　　學(xué)科專業(yè):采礦工程　　授予學(xué)位：博士　　學(xué)位授予單位：東北大學(xué)　　學(xué)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(yán)重的挑戰(zhàn)。巖石工程結(jié)構(gòu)尺度巨大，涉及大量多相細(xì)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(jì)算容量和計(jì)算速度，而且?guī)r石工程中的破裂問題數(shù)值模擬是一個(gè)從變形起始到最終破壞的漫長過程，這個(gè)過程對數(shù)值模擬而言周期非常長，需要極高的計(jì)算速度，對計(jì)算能力提出了較高的要求，而傳統(tǒng)的單機(jī)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(jì)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(xué)和工程發(fā)展的需求，深入分析巖石材料細(xì)觀破壞本質(zhì)、進(jìn)行工程穩(wěn)定性評價(jià)。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(gè)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(jì)算和通信的重疊以達(dá)到降低通信延遲的目的，其對存儲要求較低，計(jì)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(shí)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(shí)現(xiàn)細(xì)節(jié)，構(gòu)建了有限元計(jì)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(shí)構(gòu)建了并行計(jì)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(jì)算程序。算例表明并行計(jì)算程序具有較高的性能和良好的可擴(kuò)展性。　　 4.設(shè)計(jì)了基于客戶機(jī)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(jī)作為客戶機(jī)，并行計(jì)算機(jī)作為服務(wù)器提供計(jì)算資源。通過面向連接協(xié)議的socket服務(wù)實(shí)現(xiàn)了客戶機(jī)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(shí)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(jì)算結(jié)點(diǎn)集群環(huán)境下，并行計(jì)算程序使用12個(gè)計(jì)算結(jié)點(diǎn)24個(gè)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(shí)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(jìn)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(kuò)展以及貫通，最終形成不同模式的裂紋的整個(gè)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(gè)強(qiáng)有力的數(shù)值分析工具。

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