杨智诚+饶瑞

摘要： 根据某大型双层柱面网壳风致静力响应计算的有限元模型，建立基于GPU的MATLAB快速并行计算平台，实现CUDA框架下多自由度结构风致静力位移响应的快速求解.数值计算表明，与传统的CPU串行计算相比，通过GPU实现的大型矩阵的求逆、乘法、除法等运算速度得到大幅提高，位移计算获得23倍的最大加速比；结果误差对比分析也表明基于GPU的计算结果能够满足工程精度要求.

关键词： 双层网壳； 风致静力响应； 节点位移； GPU； MATLAB； CUDA

中图分类号： TU311.1文献标志码： B

Abstract： According to the finite element model which is built for the calculation of static windinduced response of a largescale doublelayer cylindrical reticulated shell， a fast parallel computing platform is built in MATLAB by GPU， and the fast solution for the windinduced static displacement responses is implemented with the frame of CUDA. The numerical calculation indicates that， compared with the traditional serial computing of CPU， the calculation speed of the operation of inversion， multiplication， division of large matrix is greatly improved， and the maximum speedup ratio of displacement calculation is improved by 23 times. The comparison and analysis on the errors show that the results based on GPU calculation can meet the accuracy requirements of engineering projects.

Key words： doublelayer reticulated shell； static windinduced response； nodal displacement； GPU； MATLAB； CUDA

收稿日期： 2015[KG*9〗03[KG*9〗26修回日期： 2015[KG*9〗04[KG*9〗22

基金项目： 广州市属高校“羊城学者”项目（12A004S）； 高等学校博士点基金（博导类）（20124410110005）； 珠江科技新星专项（2012J2200093）

作者简介： 杨智诚（1992—），男，广东湛江人，硕士研究生，研究方向为结构抗风设计，（Email）328157170@qq.com0引言

随着现代建筑结构的复杂程度越来越高，采用有限元法进行结构分析时，大量自由度导致大型高阶刚度矩阵出现.在结构位移响应的求解计算过程中，大型矩阵运算成为影响计算效率的瓶颈.MATLAB是目前工程计算中自编程序的主流工具，可通过矩阵求逆或左除求解结构静力响应，但大型矩阵常使该类计算在普通电脑上出现因内存溢出而无法计算或耗时较长等问题.

基于GPU的并行计算是指在NVIDIA公司推出的统一计算设备架构（Compute Unified Device Architecture，CUDA）下，通过调用GPU多线程和函数库完成单指令的并发执行，以实现大数据快速处理的计算方法.[1]与传统的串行计算相比，使用GPU并行计算能够大幅度提高计算效率且在普通个人电……