国产自主有限元分析和计算机辅助工程分析(CAE)软件平台:FEPG

科技   2024-10-19 09:13   广东  

南山林雪萍在《工业软件简史》:“

中国科学院研究员(梁国平)在1989开发出通用性仿真软件FEPG,其最大的原创性是有限元语言,执行效率很高。这个创举被当时世界排名第二的仿真件公司MSC注意到。从报纸上看到相关消息之后,MSC公司专门前来谈收购。这款软件得到了广泛的肯定,一时间赞誉无数。1993年7月的《人民日报》报道,“首创的有限元程序自动生成系统,数天内可完成数月才能完成的编程工作”。(注释:自动有限元生成系统FEPG(目前叫FELAC))


严谨的中国科学院鉴定委员会于1993年8月给出的评价是,“该系统不同于通常的有限元程序,而是有限元程序的生成系统。使用者只要提供相应信息,就能自动生成所需的有限元FORTRAN源程序。该系统已达到国际领先水平

1996年,国家科委在研究成果公报中,也公布了对这项成果的认可。当时,中国科学院数学所领导非常开明,鼓励拓展这款软件的市场,并提供中国科学院图书馆后面一座小楼作为工作场所。四处筹款之后,飞箭公司成立。

飞箭公司之后一直紧跟科技最前沿的发展,2000年开发了全球首套互联网有限元软件,但是因为1999年互联网泡沫危机而流产。坦白地说,这种理念在当时实在是太超前了。

2006年,高性能计算(HPC)开始兴起。不同于串行计算,并行计算可以在数千个CPU间分配和调度任务。就在这一年,飞箭公司推出了FEPG的升级版本,也就是并行计算pFEPG2009年,借助天津市的政策支持,以并行仿真技术为基础的元计算公司成立。

美国正是在2009年确立了计算仿真战略。美国总统信息技术委员会的《计算机科学:确保美国竞争力》报告以及美国国家科学基金委的《基于仿真的工程科学》报告,先后被提交给了美国总统。

尽管该公司拥有领先的意识和技术,元计算公司做了大量的工程研究基础工作,但资本的投入却是极为有限的。这种坚守通用型仿真所得到的资金,与国外仿真技术公司每年动辄数亿美元的研发投入相比,差距明显。除了资金之外,更为严重的问题是后继无人。

 

一.FEPG介绍:

FEPG—有限元程序自动生成系统

有限元程序自动生成系统FEPG(FiniteElement Program Generator)为有限元分析和计算机辅助工程分析(CAE)软件平台,FEPG软件创始人梁国平先生是中国科学院数学研究所的计算数学专家,于1990年研制成功“有限元程序自动生成系统”(FEPG),并于一九九五年获国家科技进步二等奖。用户只需输入有限元方法所需的各种表达式和公式,即可由FEPG自动产生所需的全部有限元计算的源程序,包括单元子程序,算法程序等,免去了大量的繁琐的有限元编程劳动,保证了程序的正确性和统一性。 

FEPG的开发思想是采用元件化的程序设计方法和人工智能技术,根据有限元方法统一的数学原理及其内在规律,以类似于数学公式推理的方式,由微分方程表达式和算法表达式自动产生有限元源程序。

FEPG是一个开放的有限元程序开发平台,适用于各种领域、各种有限元问题。可获得有限元问题的全部FORTRAN源程序。


2004年,FEPG推出了并行版本pFEPG。采用有限元语言作为书写代码,融合了公式库技术、组件化技术和自动生成技术,使用户非常自然和简单地根据微分方程表达式和算法表达式来自动的产生可用于并行计算的有限元程序。

FEPG系统采用组件化的设计方法和程序结构,新的功能模块以组件的形式定义和添加,核心系统的健壮性和独立性不受任何影响,结构简单清晰。除了平台本身的开放性以外,用户可以获得任何应用的FORTRAN源代码,从而降低了软件部署的复杂度,提高了用户的参与度。与国内外主流通用有限元软件相比,利用FEPG进行开发还具有程序代码精炼以及投资少等优点,但存在界面不够友好、对用户的起点要求较高等缺点。


1983 年: 梁国平教授于中科院数学院开始研究FEPG 软件

1994 年: FEPG 获中国科学院科技进步二等奖

1995 年: FEPG 获国家科技进步二等奖

2000 年: FEPG 网络版发布

2004 年: 并行版(pFEPG)发布

2006 年: 涉及美、德、加、荷、韩、日、新、法、等10 余国家地区

2006 年: 中国国际软件博览会金奖,同年推出多核版本FEPG

2006 年: 与 Intel 建立正式合作伙伴关系

2007 年: 入册Microsoft China Partner Ready,多核版本 FEPG 成为WCCS在中国唯一测试的并行软件

2007 年: 与上海软件中心构建库签订合作协议

2009 年: 落户天津中新生态城,成立元计算科技发展有限公司

FEPG是目前国内最大的通用有限元软件平台

 二.有限元集成开发平台FELAC.IDE

FELAC.IDE(包括FELAC 2.2和FELAC 3.1)是中国科学院数学与系统科学研究院梁国平于1983年开始研发的通用有限元软件平台,是具有国际独创性的有限元计算软件,是FEPG/IFEPG/PFEPG系列软件三十年成果(1983年—2013年)的总结与提升。该软件以有限元语言作为脚本代码语言,可以使用户以一种类似于数学公式书写和推导的方式,非常自然和简单地表达待解问题的微分方程表达式和算法表达式,并由生成器解释产生完整的有限元计算C++程序。将科研人员从繁重的代码编写工作中解放出来,快速将理念转化成现实成 果,降低开发成本。

FELAC 2.2是CAE核心求解器的快速开发工具,利用它可以在10分钟内开发一款商业级CAE高性能求解器:

FELAC 3.1是CAE软件的界面模板,利用它可以实现通用和定制化CAE软件的快速封装:

有限元程序自动生成技术

三.有限元集成开发平台WebFelac


体验一下“元计算编程”适用于采用有限元方法数值求解偏微分方程(组),提高程序编写效率,使用者按照约定的规则将偏微分方程(组)弱解形式和算法以脚本方式表达出来,提交“元计算编程”可以自动生成对应求解问题的串行计算以及并行计算程序的全部源代码。该源代码可以作为编程学习,也可以在任意硬件环境下编译运算。

webFelac是一款在线生成的软件,利用它可以在web端帮您体验在线生成c语言文件的奥妙

四,梁国平介绍


梁国平,男,1938年11月生,广东省人。1963年毕业于南开大学数学系。历任中国科学院数学研究所助教、讲师、副研究员,现任中国科学院数学与系统科学研究院研究员,博士生导师,北京飞箭软件有限公司总工程师。曾任美国卡内基梅隆大学数学系(1981-1982)、美国加州大学柏克利分校土木工程系(1982-1983)、美国加州大学柏克利分校地质与地球物理系(1990-1992,1995-1996)、德国慕尼黑技术大学应用数学系(1992,1994)、美国加州大学柏克利分校材料与矿冶工程系(1992-1993)、美国加州大学洛杉机分校数学系(1996)、美国普都大学应用数学系(1996)、加拿大-悉尼-太平洋地质科学中心(1996)、香港中文大学数学系(1996)和香港理工大学数学系(1996)访问学者。

获奖情况:1980年有限元分层解法软件获石油部重大成果奖;1994年有限元程序自动生成系统获中国科学院科学技术进步二等奖;1995年有限元程序自动生成系统获国家科学技术进步二等奖等。

研究领域:有限元方法及区域分裂法;并行计算及其软件;有限元与有限差分软件的自动生成;非线性规划算法;轧钢过程的数学模型与计算机最优控制;盆地演化过程的数值模拟;高速火车的动态数值模拟等。

1983 年: 梁国平教授于中科院数学院开始研究FEPG 软件

1994 年: FEPG 获中国科学院科技进步二等奖

1995 年: FEPG 获国家科技进步二等奖

2000 年: FEPG 网络版发布

2004 年: 并行版(pFEPG)发布

2006 年: 涉及美、德、加、荷、韩、日、新、法等10 余国家地区

2006 年: 中国国际软件博览会金奖,同年推出多核版本FEPG

2006 年: 与 Intel 建立正式合作伙伴关系

2007 年: 入册Microsoft China Partner Ready,多核版本 FEPG 成为WCCS在中国唯一测试的并行软件

2007 年: 与上海软件中心构建库签订合作协议


山涧果子
累了,伏于纸上,只为更好地休息。我也不解,凭啥要将手掌很疼告诉笔。
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