KITNARF's CUDA Library -- FEMTestSim

Petr Frantík

Zdroje

Mesh, aplikace pro generování modelu.
FEMTestSim, zdrojové kódy HPC aplikace pro dynamickou simulaci.
IO, příklad vstupů a výstupů.

Úvod

Aplikace je určena k výpočtu tříbodového ohybu trámce se zářezem. Model trámce je dynamický, rovinný, tvořený čtyřúhelníkovými konečnými prvky. Zatížení je provedeno pomocí konstantní rychlosti posunutí zatěžovacího bodu na horním líci trámce v jeho polovině. V průběhu výpočtu se ukládají časové řady veličin pěti uzlů modelu. Zatěžovacího uzlu, dvou uzlů na horním líci nad podporami a dvou uzlů na spodních rozích zářezu, který se nachází na spodním líci uprostřed trámce (pod zatěžovacím bodem, viz obr. 1). Zatěžovací síla se ukládá jako jedna z veličin zatěžovacího uzlu. Průhyb trámce lze stanovit ze vzájemného svislého posunutí sledovaných bodů a otevření líců zářezu ze vzájemného vodorovného posunutí uzlů na rozích zářezu.


Obr. 1 Schéma modelu

Model a síť

Datový soubor modelu lze vygenerovat nezávislým způsobem. K dispozici je aplikace Mesh, která jej vytvoří dle zadaných parametrů uložených v souboru typu XML. Geometrické parametry, patrné z obrázku 1, jsou: délka trámce Length, rozpětí Span, výška Height, délka zářezu Notch length a šířka zářezu Notch width. Materiálové parametry: objemová hmotnost Density, modul pružnosti ModulusE a tloušťka (šířka trámce) Thickness. Dynamickým parametrem je koeficient lineárního viskózního tlumení Damping. Simulátor má parametry: zatěžovací rychlost Loading velocity, časový krok Time step, počet kroků mezi ukládáním Substep count a čas ukončení simulace Timebreak. Generátor aplikace Mesh vyžaduje dále parametry: číslo pro náhodný generátor Random seed, velikost sítě Mesh size a kvadratický koeficient velikosti sítě Mesh quadratic factor.


Obr. 2 Příklad hrubší a jemnější sítě konečných prvků

HPC Simulátor

Simulační aplikace FEMTestSim je zde publikována pouze ve formě zdrojového kódu, který je zapotřebí před užitím zkompilovat. Zdrojový kód je upořádán do několika souborů zabalených spolu s projektem aplikace PSPad. Pro případ, že nevíte jak kompilaci provést, si přečtěte zde publikovaný návod.

Vstupy a výstupy

Úvodním vstupem je XML soubor model.xml, ve kterém jsou definovány parametry úlohy, jak byly popsány výše. Tento soubor slouží jako stup do generátoru modelu (aplikace Mesh). Tato aplikace mimo jiného vygeneruje soubor model.sfdk, jenž bude vstupem do simulátoru. Simulátor sám pak (mimo jiného) vygeneruje výstupní soubor state.txt s časovými řadami veličin vybraných uzlů modelu. Tyto soubory jsou k dispozici v balíku IO.