热应力模型是研究连铸裂纹质量问题的核心和基础。在连铸生产过程中，铸坯质量一直是人们关注的重点，特别是裂纹问题，占铸坯总质量缺陷的50％以上。裂纹的产生往往是由于铸坯所受应力超过其自身强度。高温情况下，通常建立热应力模型采用数值模拟方法分析铸坯内部应力状态。但热应力模型涉及温度、应力场的计算，数值求解面临计算量大，计算时间过长的突出问题，难以满足裂纹分析、工艺优化的实际应用需求，亟需提高其计算速度。而随着面向高性能并行计算的GPU硬件和CUDA编程平台的完善，为大规模计算问题的加速提供了条件。因此，本文对CPU-GPU异构下热应力场模型并行算法的研究是可行和具有实际意义的。具体研究内容如下:
　　(1)建立了基于有限体积-有限元异构方法的二维热应力场模型。其中基于有限体积法建立温度场模型，在温度场模型基础上，基于弹塑性理论和有限元法建立二维应力场模型。
　　(2)设计并实现一种CPU-GPU异构下的热应力场模型并行算法。对模型进行数值求解，针对温度场模型采用了并行显式算法。针对应力场模型中所用的有限元方法，实现单元刚度矩阵和整体刚度矩阵的并行处理，并利用直接迭代法和共轭梯度法存在的并行部分进行应用。
　　(3)对算法加速性能进行分析并进行程序优化，同时验证了方法的有效性。以小方坯网格划分为32×32，时间步长为0.01s为例，对GPU的内存存取和内核函数线程配置进行优化。得出基于CUDA架构下热应力场的并行算法的计算结果与基于C语言下热应力场的串行计算结果基本一致，并行计算加速比为3.034。分析不同拉速和不同二冷水量对应力的影响，结果表明，当铸坯在弱冷却强度下，受到的应力值较小。