CC BY
15184
Минисимпозиум
simulation of the worm body including the hydrostatic skeleton and muscle body system [2, 3]. In addition can be applied for simulation of environments liquid or agar-like viscose medium. Main problem with particle system simulation in comparison with mesh-like models is large computation cost. For high-resolution models with large number of particles in system, the memory and CPU could be a limitation factor for performance. Although, the calculation for each particle runs independently, physical property information about neighboring particles is required for smoothing. Thus, the PCISPH algorithm is quite good parallelized by data but parallelization on the system with many devices such as cluster or multi-GPU node with non-shared memory becomes problematic. In this paper, a data synchronization algorithm is presented, which allows distributed execution on several processing nodes.
The algorithm dynamically synchronizes the distribution of data between nodes, which allows you to maintain a constant optimal load. This approach is based on the idea of distributing data across domains, under the condition that all data within each domain can be processed independently. This is not the case for the PCI SPH algorithm, since neighboring particles can be in an adjacent domain. The definition of a partition is introduced, which, in addition to the data lying in the domain, also stores information about the particles lying in the boundary cells of other domains. In this case, calculations are not performed for particles from adjacent domains. Due to the specifics of the task, data on changes in the positions of particles are synchronized in a timely manner between devices.
This work was supported by the Russian Fund for Fundamental research (project code 18-07-00903-A). References
1. Sarma GP et al. 2018 OpenWorm: overview and recent advances in integrative biological simulation of Caenorhabditis elegans. Phil. Trans. R. Soc. B 373: 20170382. http://dx.doi.org/10.1098/rstb.2017.0382.
2. Palyanov A., Khayrulin S. and Larson S. D. Application of smoothed particle hydrodynamics to modeling mechanisms of biological tissue March 08 2016, Adv. Eng. Software, DOI: 10.1016/j.advengsoft.2016.03.002.
3. Palyanov A, Khayrulin S, Larson SD. 2018 Three-dimensional simulation of the Caenorhabditis elegans body and muscle cells in liquid and gel environments for behavioural analysis. Phil. Trans. R. Soc. B 373: 20170376. http:// dx.doi.org/10.1098/rstb.2017.0376.
Моделирование накопления поврежденности в упругопластических телах методом сглаженных частиц
А. В. Шутов1,2, В. С. Ключанцев1,2
1Институт гидродинамики им. М. А. Лаврентьева СО РАН 2Новосибирский государственный университет Email: alexey.v.shutov@gmail.com DOI: 10.24411/9999-017A-2020-10319
В исследовании анализируется применимость метода сглаженных частиц (МСЧ) [1] к решению физически и геометрически нелинейных задач механики твердого тела. Обсуждаются вопросы уменьшения краевых эффектов путем корректировки ядер сглаживания [2], а также подавления режимов типа "песочные часы". Для регуляризации начальной краевой задачи применяется нелокальное правило накопления поврежденности.
За основу взята модель вязкоупругопластичности с повреждаемостью и упрочнением из работы [3]. Кинематика больших деформаций описана с помощью мультипликативного разложения тензора градиента деформации; упругие свойства задаются гиперупругими потенциалами типа Хартманн - Нефф и нео-Гук. Используются эффективные и надежные численные схемы, основанные на процедуре из [4].
Представлены решения тестовых задач по локализации деформации при образовании полос сдвига, а также в вершине трещины в вязкоупругопластическом материале. Точность МСЧ-вычислений подтверждается сравнением с расчетами, выполненными в комплексе нелинейного метода конечных элементов MSC.MARC.
Работа выполнена при финансовой поддержке Российского научного фонда (код проекта 19-19-00126) и в рамках госзадания (код проекта FWGG-2019-0003).
Методы частиц: вычислительные аспекты и современные приложения
185
Список литературы
1. Monaghan J. J. Smoothed particle hydrodynamics // Annu. Rev. Astron. Astrophys, 1992. 30. 543-574.
2. Bonet J., Lok T.-S. L. Variational and momentum preservation aspects of smooth particle hydrodynamic formulations // Comput. Meth. Appl. Mech. Engrg., 1999. 180. 97-115.
3. Shutov A. V., Silbermann C.B., Ihlemann J. Ductile damage model for metal forming simulations including refined description of void nucleation // Int. J. Plast., 2015. 71. 195-217.
4. Shutov A. V, Landrgaf R., Ihlemann J. An explicit solution for implicit time stepping in multiplicative finite strain viscoelasticity // Comput. Meth. Appl. Mech. Engrg., 2013. 265. 213-225.
