李红豫，滕 军，李祚华

(哈尔滨工业大学 深圳研究生院，广东 深圳 518055)

我国是地震多发的国家，需要对工程结构进行地震响应分析来确保结构在地震作用下有足够的抗震安全性能。随着工程结构朝着大型化、复杂化发展，对工程结构抗震分析的计算精度和速度要求日益提高。然而传统的有限元分析方法均是基于CPU(Central Processor Unit，中央处理器)串行平台，大规模计算在串行平台上耗时长、精度低成为结构有限元分析的主要障碍。并行计算可以有效解决以上弊端，能在合理的时间内满足精度要求完成大型结构的分析。目前，大规模并行计算普遍采用基于MPI的集群并行系统，但是这种并行计算体系庞大复杂、价格昂贵、可扩展性差，因此在地震工程中的应用受到限制。

近年来，GPU(Graphics Processor Unit，图形处理器)已大大超过摩尔定律的速度高速发展。由于GPU具有强大的并行计算能力，基于GPU平台的高性能并行计算已经成为国内外研究的热点[1-4]。2007年NVIDIA公司发布的CUDA(Compute Unified Device Architecture，计算统一设备架构)可以有效控制GPU进行编程。这种基于GPU的编程方法给我们解决并行计算问题提供了一种新的思路。

目前，基于GPU的有限元计算应用的研究仍处于初级阶段，研究主要集中于有限元静力问题中涉及大型稀疏线性系统问题的并行计算方法上[5-9]，对于结构有限元动力计算问题研究较少。

本文基于CUDA架构建立了适用于结构有限元分析的CPU-GPU异构平台。在该平台上研究基于GPU的高层结构地震响应分析算法。通过空间框架结构的算例，验证了本文所提方法在保证计算高精度的条件下，相比传统CPU串行方法具有较高提速性能。……