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本書針對重大工程裝備對大規模結構動力學有限元分析精細數值模擬的迫切需求，介紹相關算法理論以及基於自主PANDA平臺的並行實現，涵蓋模態分析、諧回應分析、回應譜分析、隨機振動分析以及時程回應分析等主要結構動力學分析類型，每種分析類型給出詳細的理論分析、算法設計、並行實現以及驗證算例和典型複雜裝備應用，多個應用算例計算能力達到“數億自由度、上萬CPU核”的水準。本書可供從事計算力學、計算數學、高性能計算、計算機模擬、計算機輔助工程、複雜裝備機械結構設計等學科領域的科學研究和工程技術人員參考，也可供相關學科的高年級本科生、研究生學習參考。
范宣華
男，1981年1月生，山東日照人。中國工程物理研究院總體工程研究所研究員，博士生導師。2013年獲北京大學理學博士學位，近年先後獲中物院“雙百人才”、“鄧稼先青年科技獎”、四川省學術和技術帶頭人後備人選、四川省青年科技獎等榮譽稱號，2019年入選四川省“XX萬人計畫”，兼任中國振動工程學會模態分析與試驗專委會/結構動力學專委會委員、中國數字仿真聯盟專家委員會委員、中國南方計算力學聯絡委員會委員、四川省科技青年聯合會常務理事等職。主持國家自然科學基金面上專案2項，主持/參與其他省部級以上課題20余項，發表論文50餘篇，申請專利/軟體著作權20餘份。
第1章 緒論
1.1 大規模結構動力學分析國內外研究現狀
1.1.1 國外發展動態
1.1.2 國內發展動態
1.2 本書主要結構
1.3 本書主要特點
參考文獻
第2章 平行計算框架和軟件平臺
2.1 平行計算框架
2.1.1 框架的概念
2.1.2 基於平行計算框架的軟件研製思想
2.1.3 國內外典型的平行計算框架
2.1.4 JAUMIN框架
2.2 PANDA軟件平臺
2.2.1 PANDA平臺的發展歷程
2.2.2 PANDA平臺的架構設計
2.2.3 PANDA平臺下的主要軟件
2.3 平行計算硬體的發展概況
2.4 本章小結
參考文獻
第3章 大規模模態分析平行計算
3.1 模態分析研究進展
3.1.1 特徵值算法方面進展
3.1.2 特徵值計算軟件研究進展
3.2 Krylov類子空間模態分析算法設計
3.2.1 基本的Arnoldi算法
3.2.2 隱式重啟動Arnoldi算法
3.2.3 Krylov-Schur算法
3.2.4 譜變換與大型稀疏線性方程組求解
3.2.5 算法設計
3.3 Davidson類子空間模態分析算法設計
3.3.1 基本Davidson算法
3.3.2 標準Jacobi-Davidson算法
3.3.3 模態分析中的Jacobi-Davidson算法設計
3.4 模態分析平行計算實現及應用
3.4.1 模態分析並行實現
3.4.2 模態分析應用實例
3.5 本章小結
參考文獻
第4章 大規模諧回應分析平行計算
4.1 諧回應分析理論體系
4.1.1 節點力諧回應分析
4.1.2 基礎激勵諧響應分析
4.1.3 基礎激勵和節點力共同作用下的諧響應分析
4.1.4 多點定頻激勵響應分析
4.1.5 諧回應分析中的應力求解
4.2 諧回應分析算法設計與並行實現
4.2.1 諧回應分析算法設計
4.2.2 諧回應分析曲線頻率離散算法
4.2.3 諧回應分析並行實現
4.3 諧回應分析平行計算應用
4.3.1 扇形體Benchmark算例
4.3.2 光機裝置應用算例
4.4 本章小結
參考文獻
第5章 大規模回應譜分析平行計算
5.1 回應譜分析相關理論
5.1.1 回應譜分析基本概念與假設
5.1.2 地震回應譜基本理論
5.1.3 設計回應譜
5.1.4 基於模態疊加法的單點回應譜分析理論
5.1.5 基於模態疊加法的多點回應譜分析理論
5.1.6 模態組合方法
5.2 回應譜分析算法設計與並行實現
5.2.1 回應譜分析算法設計
5.2.2 回應譜分析並行實現
5.2.3 回應譜分析主要計算流程
5.2.4 譜曲線管理
5.2.5 回應譜分析的後處理
5.2.6 回應譜分析輸入檔
5.3 回應譜分析平行計算應用
5.3.1 扇形體Benchmark算例
5.3.2 核電站地震回應分析應用算例
5.3.3 光機裝置應用算例
5.4 本章小結
參考文獻
第6章 大規模隨機振動分析平行計算
6.1 隨機振動相關理論及算法設計
6.1.1 單點基礎激勵隨機振動分析
6.1.2 多點基礎激勵隨機振動分析
6.1.3 自由體多點脈動壓力下的隨機振動分析
6.2 隨機振動並行實現
6.2.1 多點基礎激勵隨機振動分析並行實現
6.2.2 自由體多點脈動壓力隨機振動分析並行實現
6.3 隨機振動分析平行計算應用
6.3.1 Benchmark算例
6.3.2 光機和飛行器典型應用算例
6.4 本章小結
參考文獻
第7章 振動時程回應分析平行計算
7.1 Newmark法及其並行實現
7.1.1 Newmark法相關理論
7.1.2 Newmark法在PANDA中的並行實現
7.1.3 數值算例
7.2 Wilson-θ法及其並行實現
7.2.1 Wilson-θ法相關理論
7.2.2 Wilson-θ法在PANDA中的並行實現
7.2.3 數值算例
7.3 基於模態疊加和Simpson數值積分的時程分析與並行實現
7.3.1 模態疊加與Simpson積分相關算法理論
7.3.2 Simpson時程積分算法在PANDA中的並行實現
7.3.3 數值算例
7.4 本章小結
參考文獻
致謝
索引
