[发明专利]基于LabVIEW和FPGA的向量式有限元并行求解仿真方法

摘要

本发明公开了一种基于LabVIEW和FPGA的向量式有限元并行求解仿真方法，实施步骤包括1）通过LabVIEW执行向量式有限元模型的前处理操作；2）对向量式有限元模型进行质点群与单元群分割；3）通过LabVIEW在FPGA中编写对应于质点群数目的质点位移预测程序和质点信息更迭程序，和对应于单元群数目的单元内力求解和质点内力组装程序；4）将需要查看的模型质点响应存储于终端至主机的FIFO存储器中；5）搭建主控计算机与FPGA硬件终端的数据通讯接口，实现主控计算机对FPGA硬件的数据传递和FPGA硬件计算结果的可视化。本发明具有运算速度快、开发难度小、计算成本低、数据可视化、可封装成通用模块等优点，特别适用于采用向量式有限元理论计算结构响应的分析计算。

主权项

一种基于LabVIEW和FPGA的向量式有限元并行求解方法，其特征在于包括步骤：S1、采用LabVIEW开发环境作为FPGA的硬件编程工具，在主控计算机操作系统中，利用LabVIEW开发环境对待分析的土木结构进行向量式有限元建模的前处理操作，将所述土木结构离散成一系列具有质量的质点，质点与质点之间根据待分析结构的受力特点，选择相应的单元类型进行连接，并根据结构受力情况，计算出各个质点的等效质量，坐标，边界条件，初始集中节点荷载，集中外力的模型信息，在主控计算机中利用LabVIEW建立数组予以存储，形成向量式有限元模型；S2、设定FPGA执行的线程数目，对向量式有限元模型中的质点和单元进行分割，形成若干质点群和单元群，质点群和单元群的数目同线程数目相等；S3、根据前处理得到的向量式有限元模型信息和质点群、单元群划分数目，通过多线程并行计算的方法，计算向量式有限元模型中各质点在外力作用下产生的响应；S4、对需要查看的节点响应，将其写入终端至主机的FIFO存储器当中；S5、在主控计算机操作系统中搭建主控计算机与FPGA硬件的数据通讯接口，实现主控计算机对FPGA硬件的数据传递和FPGA硬件计算结果的可视化。