Isogeometric Analysis: A Calculus for Computational Mechanics

Author(s):  
D.J. Benson ◽  
R. de Borst ◽  
T.J.R. Hughes ◽  
M.A. Scott ◽  
C.V. Verhoosel
2017 ◽  
Vol 315 ◽  
pp. 671-690 ◽  
Author(s):  
Abderrachid Hamrani ◽  
Sadam Houcine Habib ◽  
Idir Belaidi

2014 ◽  
Author(s):  
Αλέξανδρος Καραταράκης

Η αριθμητική προσομοίωση κατασκευών και άλλων φορέων πρέπει να γίνεται με ένα τρόπο πουπροσφέρει ικανοποιητική ακρίβεια ενώ είναι υπολογιστικά εφικτός. Σε περιπτώσεις πολύπλοκηςγεωμετρίας, η ακριβής προσομοίωση του φορέα είναι ένα από τα σημαντικότερα προβλήματα πουαντιμετωπίζουν οι μηχανικοί. Οι σύγχρονες μέθοδοι προσομοίωσης μπορούν να προσφέρουν τηνεπιθυμητή ακρίβεια αλλά πολλές φορές έχουν υψηλό υπολογιστικό κόστος. Για να είναι μιαπροσομοίωση εφαρμόσιμη σε πραγματικά προβλήματα, θα πρέπει να πραγματοποιείται σε λογικάυπολογιστικά χρονικά πλαίσια. Επομένως, ένας σημαντικός παράγοντας για την εφαρμογή τωνπροσομοιώσεων στην πράξη είναι η αποδοτική υλοποίηση τους, η οποία θα επιτρέψει την εφαρμογήτους σε προβλήματα μεγάλης κλίμακας. Στις κλασικές μεθόδους πεπερασμένων στοιχείων (FEA) τομεγαλύτερο κόστος βρίσκεται στην επίλυση των αλγεβρικών εξισώσεων. Σε μη πλεγματικές μεθόδους(MMs) καθώς και στην ισογεωμετρική ανάλυση (IGA), το κόστος για την κατασκευή τωνχαρακτηριστικών μητρώων (π.χ. μητρώο στιβαρότητας) είναι ιδιαίτερα υψηλό. Επομένως, για ναμπορούν αυτές οι μέθοδοι να αξιοποιηθούν σε προβλήματα μεγάλης κλίμακας, απαιτούνται τεχνικέςμαζικής πολυεπεξεργασίας όχι μόνο για την επίλυση αλλά και για τη φάση κατασκευής τωνχαρακτηριστικών μητρώων, τα οποία απαιτούν αριθμητική ολοκλήρωση.Ο σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η επιτάχυνση των υπολογιστικά απαιτητικών φάσεων τωνμεθόδων αριθμητικής προσομοίωσης με βασικά κριτήρια την αποδοτικότητα και επεκτασιμότητα σεπαράλληλο υπολογιστικό περιβάλλον. Για την επίλυση των εξισώσεων, οι μέθοδοι υποφορέων είναιιδιαίτερα ελκυστικές καθώς χωρίζουν το φορέα σε πολλούς υποφορείς και επιτρέπουν την ταυτόχρονηεπίλυσή τους. Όσον αφορά τη φάση κατασκευής των χαρακτηριστικών μητρών, ο υπολογισμός μεβάση τα μη μηδενικά στοιχεία του μητρώου επιτρέπει την παράλληλη υλοποίησή τους. Οι αριθμητικέςπράξεις που πραγματοποιούνται κατά την εκτέλεση ενός αλγορίθμου πρέπει να γίνονται αποδοτικά.Επομένως, υπολογισμοί όπως πράξεις με μητρώα θέλουν ιδιαίτερη προσοχή. Κάθε τύπος μητρώουείναι κατάλληλος για διαφορετικές λειτουργίες και πρέπει να χρησιμοποιείται κατάλληλα. Όλα ταπαραπάνω συνδυάζονται με τις κάρτες γραφικών (GPUs) οι οποίες έχουμε εξαιρετικές δυνατότητες γιαπαράλληλους υπολογισμούς. Σε αυτή τη διατριβή υλοποιούνται κώδικες για κάρτες γραφικών για τηφάση επίλυσης στη μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων καθώς και τη φάση κατασκευής τωνχαρακτηριστικών μητρώων στις μη-πλεγματικές και στις ισογεωμετρικές μεθόδους με σκοπό τη


2011 ◽  
Vol 39 (4) ◽  
pp. 223-244 ◽  
Author(s):  
Y. Nakajima

Abstract The tire technology related with the computational mechanics is reviewed from the standpoint of yesterday, today, and tomorrow. Yesterday: A finite element method was developed in the 1950s as a tool of computational mechanics. In the tire manufacturers, finite element analysis (FEA) was started applying to a tire analysis in the beginning of 1970s and this was much earlier than the vehicle industry, electric industry, and others. The main reason was that construction and configurations of a tire were so complicated that analytical approach could not solve many problems related with tire mechanics. Since commercial software was not so popular in 1970s, in-house axisymmetric codes were developed for three kinds of application such as stress/strain, heat conduction, and modal analysis. Since FEA could make the stress/strain visible in a tire, the application area was mainly tire durability. Today: combining FEA with optimization techniques, the tire design procedure is drastically changed in side wall shape, tire crown shape, pitch variation, tire pattern, etc. So the computational mechanics becomes an indispensable tool for tire industry. Furthermore, an insight to improve tire performance is obtained from the optimized solution and the new technologies were created from the insight. Then, FEA is applied to various areas such as hydroplaning and snow traction based on the formulation of fluid–tire interaction. Since the computational mechanics enables us to see what we could not see, new tire patterns were developed by seeing the streamline in tire contact area and shear stress in snow in traction.Tomorrow: The computational mechanics will be applied in multidisciplinary areas and nano-scale areas to create new technologies. The environmental subjects will be more important such as rolling resistance, noise and wear.


Sign in / Sign up

Export Citation Format

Share Document