结构团队围绕大型水利枢纽、城市建筑、大型舰船等国家重大工程和重大装备的高精度数值模拟需求,建立高性能计算力学共性层,凝练并行计算力学共性技术、编程模型及接口规范,赋能行业软件的快速研制,构建自主研发生态;研制重大装备工程力学数值模拟软件系统PANDA,功能涵盖结构静力与振动分析、冲击动力学分析、断裂与破坏分析、非连续变形分析,用于支撑重大装备设施大规模高分辨率数值模拟,及其设计优化和安全评估。

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核心能力

(1) 支撑行业软件快速研发能力。实例:基于高性能计算力学共性层,支撑清华大学土体流固耦合非线性软件并行化重构,投入1人3月,将原有17480行代码优化到2560行,具备280核、2790万自由度的高性能计算能力,超行业软件1-2个数量级。

(2) 复杂结构大规模、高分辨率模拟能力。实例:完成三峡大坝整体结构静力分析,并对坝踵应力状态进行安全评估,网格包含10公里地基、80个坝段、130条纵缝、80条横缝以及廊道等重要局部细节,规模达101.1亿四面体单元、51亿自由度,采用49152 CPU核,总求解耗时仅20分钟。

(3) 复杂物理过程高分辨率流-固耦合模拟能力。实例:完成大型建筑毁伤的高分辨率流-固耦合与钢筋分辨率结构变形破坏的建模与数值模拟,涵盖弹塑性、大变形、断裂破坏、随机接触等复杂物理过程。


研究方向

(1) 高性能计算力学共性技术;

(2) 计算力学前沿数值方法(XFEM,GFEM,MPM,SPH等);

(3) 多物理场耦合技术;

(4) 材料断裂与破坏算法。