並列ペリダイナミクスによる大規模接触破壊シミュレーションの実現

衝突にさらされる機械構造物の強度設計には，接触がもたらす破壊現象への理解が不可欠である．ペリダイナミクス（Peridynamics, PD）は破壊現象を精度よく模擬できる粒子法の一種であるが，接触破壊問題への応用は多くない．本研究では，接触問題における精度と莫大な計算量という2つの問題に着目し，定式の改良と超並列計算化を通じて接触破壊問題におけるPDの欠点を克服することを目的とする．これにより，極めて動的な大規模接触破壊シミュレーションを高精度に解くことが可能となる．本研究では特に，任意の材料を扱うことができるNon-Ordinary State-based PD（NOSB-PD）を対象として研究を進めている．昨年度は，積層板の破壊に焦点を当て，その基礎的破壊試験と接触破壊シミュレーションを実現した．一方で積層板の解析には，構造体をモデル化に大量の粒子が必要であることから，並列計算の重要性がさらに強く認識された．このことから，今年度は，計算プログラムの大規模並列の実現を目指して，プログラムの並列チューニングについて研究を実施した．Orthogonal Recursive Bisection法による領域分割並列計算により，現在のところ170万粒子64プロセスをベースとしたウィークスケーリング性能を確認できている．

衝突にさらされる機械構造物の強度設計には，接触がもたらす破壊現象への理解が不可欠である．ペリダイナミクス（Peridynamics, PD）は破壊現象を精度よく模擬できる粒子法の一種であるが，接触破壊問題への応用は多くない．本研究では，接触問題における精度と莫大な計算量という2つの問題に着目し，定式の改良と超並列計算化を通じて接触破壊問題におけるPDの欠点を克服することを目的とする．これにより，極めて動的な大規模接触破壊シミュレーションを高精度に解くことが可能となる．本研究では特に，任意の材料を扱うことができるNon-Ordinary State-based PD（NOSB-PD）を対象として研究を進めている．昨年度は，積層板の破壊に焦点を当て，その基礎的破壊試験と接触破壊シミュレーションを実現した．一方で積層板の解析には，構造体をモデル化に大量の粒子が必要であることから，並列計算の重要性がさらに強く認識された．このことから，今年度は，計算プログラムの大規模並列の実現を目指して，プログラムの並列チューニングについて研究を実施した．Orthogonal Recursive Bisection法による領域分割並列計算により，現在のところ170万粒子64プロセスをベースとしたウィークスケーリング性能を確認できている．