Texto completo
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| Autor(es): |
Gilberto Luis Valente
Número total de Autores: 1
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| Tipo de documento: | Tese de Doutorado |
| Imprenta: | Campinas, SP. |
| Instituição: | Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia Mecânica |
| Data de defesa: | 2020-08-28 |
| Membros da banca: |
Marco Lúcio Bittencourt;
Alvaro Luiz Gayoso de Azeredo Coutinho;
Marcilio Alves;
Philippe Remy Bernard Devloo;
Josué Labaki
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| Orientador: | Edson Borin; Marco Lúcio Bittencourt |
| Resumo | |
Este trabalho descreve a implementação de uma arquitetura de software serial e paralela denominada \hpfem para o Método de Elementos Finitos de Alta Ordem (MEF-AO). O projeto do software foi realizado de forma a facilitar e promover a reutilização e a manutenção do código. A implementação baseia-se no paradigma de programação orientada a objeto em C++. É possível usar diferentes ordens de aproximação para os elementos da malha. O uso de malhas com distribuição de graus não-uniformes permite aumentar a ordem de interpolação apenas nos elementos com maior gradiente na solução aproximada. Procedimentos eficientes para o cálculo das matrizes elementares permitem ganhos expressivos em termos de tempo de processamento e memória. Um algoritmo local baseado no método de mínimos quadrados é apresentado para a obtenção dos coeficientes da aproximação. Este algoritmo requer a solução de um sistema linear de equações para cada elemento e obtém os coeficientes da aproximação local pela inversão das matrizes elementares. A solução global para os coeficientes compartilhados por dois ou mais elementos é obtida por uma média ponderada das soluções locais e das medidas dos elementos (comprimento, área e volume). Resultados para distribuição de ordens não-uniforme são apresentados para malhas de quadrados e hexaedros no problema de projeção. O perfilamento do código é analisado para quantificar os ganhos em termos de memória e processamento. Resultados de escalabilidade para paralelismo híbrido com OpenMP e MPI apresentam um bom ganho de velocidade, solucionando problemas estruturais transientes lineares e não-lineares com integração temporal explícita. Além disso, verificou-se escalabilidade forte e fraca para o modelo paralelo utilizando bibliotecas de álgebra linear otimizadas. A escalabilidade e o perfilamento foram avaliados no computador IBM Blue Gene/Q - Mira executando o solver local de projeção em 32768 nós de computação com até 840 milhões de graus de liberdade. O procedimento local explícito foi processado no computador Kahuna com processadores HT Intel Xeon E5-2670, localizado no CCES Unicamp. As análises de desempenho do algoritmo paralelo explícito foram realizadas para malhas de um virabrequim com até $1,791$ milhões de elementos e $400$ milhões de graus de liberdade (AU) | |
| Processo FAPESP: | 12/19922-2 - Método de Elementos Finitos de Alta Ordem e Alta Performance em Arquiteturas Híbridas Aplicado à Mecânica Estrutural. |
| Beneficiário: | Gilberto Luis Valente da Costa |
| Modalidade de apoio: | Bolsas no Brasil - Doutorado |