随着现代力学、计算数学和计算机技术等学科的发展,有限元分析软件作为一个具有巩固理论基础和广泛应用效力的数值分析工具,为解决复杂的工程分析计算问题提供了有效帮助,在国民经济建设和科学技术发展中发挥了重大的作用。由大连理工大学工程力学系和工业装备结构分析国家重点实验室共同研制开发的具有自主版权的有限元分析软件JIFEX软件就是其中之一。但是,由于受计算机CPU计算速度的限制以及有限存储空间的制约,使用传统的有限元分析软件分析超大规模的工程问题,往往会造成计算时间过于漫长,甚至无法进行分析计算。这一点已成为传统有限元分析软件在工程实践中得到更深层次应用的瓶颈问题之一。 近年来,由于高速网络的迅猛发展,使得机群并行计算成了当前国际上并行计算的一个主要方向。机群并行计算具有巨大的计算潜能、良好的性能价格比和可扩展性,以及灵活的体系结构等优点。将机群技术与传统有限元计算技术相结合,有效提高分析速度,解决超大型有限元分析时间过长的问题,是当前国内外有限元研究与应用领域中最引人注目的前沿课题之一。 本文对并行计算和消息传递接口MPI进行了简单介绍,研究了基于分布式网络并行计算环境的有限元分布式并行算法。经过分析之后对JIFEX软件有限元分析部分采用了方程组并行直接解法,该解法稳定性好、精度高、便于对现存的串行算法程序进行修改。在增加并行求解模块的基础上保留了JIFEX软件的原有接口。 本文设计并实现了一维变带宽存储矩阵的LDL~T分解算法和三角形方程组的并行解法。由于大型结构刚度矩阵比较大,文中同时采用了矩阵的分块求解,将矩阵分块与并行求解算法有效结合起来,达到了节约内存的效果。 最后,在组建的计算机机群上对并行化的JIFEX软件进行了实验测试。数值实验结果表明,本文所实现的算法有很好的加速比和效率,经过并行化的JIFEX软件有限元分析速度明显加快。