Bartezzaghi, A.

Cremonesi, M.

Parolini, N.

Perego, U.

CREMONESI, MASSIMILIANO

PAROLINI, NICOLA

PEREGO, UMBERTO

Archivio istituzionale della ricerca - Politecnico di Milano

Un solutore strutturale esplicito su GPU per elementi finiti di guscioAndrea Bartezzaghi1, Massimiliano Cremonesi2, Nicola Parolini3, Umberto Perego21 CMCS, MATHICSE, E´cole Polytechnique Fe´de´rale de Lausanne, Lausanne, SwitzerarlandE-mail: andrea.bartezzaghi@epfl.ch2 Dipartimento di Ingegneria Civile e Ambientale, Politecnico di Milano, Milano, ItaliaE-mail: massimiliano.cremonesi@polimi.it, umberto.perego@polimi.it3 MOX, Dipartimento di Matematica, Politecnico di Milano, Milano, ItaliaE-mail: nicola.parolini@polimi.itKeywords: dinamica esplicita, soluzione su scheda graficaIn molti campi dell’ingegneria c’e` un crescente interesse verso la simulazione numerica di problemialla grande scala con un numero di incognite estremamente elevato (milioni in generale). I moder-ni computer, anche se dotati di architettura multi-core, non permettono di effettuare questo tipo disimulazioni. Nasce quindi la necessita` di appoggiarsi a supercomputer o cluster. Una valida alterna-tiva e` pero` costituita dalle schede grafiche (GPU). Grazie alla loro struttura permettono di eseguireporzioni di codice in modo altamente parallelo. Grazie poi allo sviluppo di uno specifico linguaggiodi programmazione (CUDA), l’utilizzo di schede grafiche puo` diventare una valida risorsa per lesimulazioni ingegneristiche di grande scala.In questo lavoro si propone un metodo per risolvere problemi di dinamica esplicita utilizzandoelementi finiti di guscio in grandi spostamenti e piccole deformazioni. Per sfruttare pienamente lepotenzialita` di calcolo delle GPU, viene proposta una nuova implementazione delle differenze finitecentrali. Inoltre per garantire la maggior generalita` e flessibilita`, nella risoluzione si utilizzano un’a-ritmetica in doppia precisione e mesh non strutturate (contrariamente a quanto avviene nella maggiorparte dei risultati presenti in letteratura). Per ottimizzare al massimo le prestazioni, l’esecuzione delcodice avviene interamente sulla scheda grafica, minimizzando le comunicazioni con il processore.Grazie a questa implementazione originale ed altamente ottimizzata e ad un attento utilizzo dellamemoria, si possono raggiungere prestazioni notevoli anche con una singola scheda grafica. In al-cuni casi si riesce a raggiungere anche il calcolo in tempo reale. Utilizzando invece una scheda dicalcolo di ultima generazione si riescono a risolvere problemi con milioni di gradi di liberta` in pocheore di calcolo.References[1] A. Bartezzaghi, M. Cremonesi, N. Parolini, U. Perego “An explicit dyna-mics GPU structural solver for thin shell elements” Computers & Structures,DOI:10.1016/j.compstruc.2015.03.005, (2015).[2] S. Georgescu, P. Chow, H. Okuda,“ Acceleration for FEM-based structural analysis”,International journal for numerical Method in Engineering, Vol 20(2), (2013).[3] M. Papadrakakis, G. Stavroulakis, A. Karatarakis, “A new era in scientific computing: Domaindecomposition methods in hybrid CPU-GPU architectures”, Computer Methods in AppliedMechanics and Engineering, Vol200(13-16), pp.1490-1508, (2011).

Un solutore strutturale esplicito su GPU per elementi finiti di guscio

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