메시지 패싱 인터페이스를 사용한 재료입자법의 입자 기반 병렬화 기법의 개발
Development of particle-based parallelization of material point method (MPM) using message passing interface (MPI)
- 주제(키워드) 재료입자법 , 병렬화 , 메시지 패싱 인터페이스
- 발행기관 서울과학기술대학교
- 지도교수 김현규
- 발행년도 2022
- 학위수여년월 2022. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/snut/200000599875
- 본문언어 한국어
초록/요약
Material point method (MPM) requires a high computational cost associated with mapping information between a background grid and material particles even though it has a great advantage of solving large deformation problems. This paper presents a particle-based parallel scheme for MPM using message passing interface (MPI) to effectively reduce the computational cost of MPM. Unlike grid-based parallel schemes, computational workloads are evenly distributed over the computing cores by partitioning material particles into balanced particle subsets. The particle-based parallel scheme guarantees an optimal load balancing between the computing cores because the same number of material particles are assigned to each core. The performance of the present particle-based parallel scheme is compared with that of a grid-based parallel scheme.
more초록/요약
본 연구에서는 재료입자법의 계산시간을 효율적으로 줄이기 위해 기존의 격자 기반의 병렬화 방식이 아닌 입자 기반의 병렬화 방식을 제시하였다. 재료입자법은 대변형 문제를 해결할 수 있는 장점이 있지만 배경 격자와 재료 입자 간의 매핑 정보와 관련된 많은 계산 시간이 필요하다. 이 논문에서는 재료입자법의 계산 시간을 효과적으로 줄이기 위한 새로운 접근방식인 입자 기반의 병렬화 기법을 제시하였고, 메시지 패싱 인터페이스를 활용하여 병렬화 하였다. 격자 기반 병렬화 기법과 달리 계산 작업량은 재료 입자가 고르게 분배된 하위 입자 집합으로 분할되어 CPU의 각 코어에 분산된다. 각 코어는 할당된 하위 입자 집합에 대해서 계산을 진행하기 때문에, 코어 간의 작업량의 균형은 최적화된 상태로 유지된다. 이러한 최적화된 작업량의 균형은 높은 병렬화 성능으로 직결된다. 제시된 입자 기반 병렬화 기법은 수치 예제를 통해 격자 기반 병렬화 방식과 비교하여 그 성능을 검증하였다.
more목차
요약..............................................................................................................................i
목차.............................................................................................................................ii
표목차.........................................................................................................................iii
그림목차......................................................................................................................iii
기호설명.......................................................................................................................v
I. 서 론..........................................................................................................................1
II. 재료입자법................................................................................................................3
1. 재료입자법의 개요......................................................................................................3
2. 재료입자법의 수식화...................................................................................................3
3. 재료입자법의 수치 알고리즘.........................................................................................6
III. 재료입자법의 병렬계산................................................................................................9
1. 메시지 패싱 인터페이스(MPI)를 이용한 정보 통신............................................................9
2. 격자 기반 병렬화 기법................................................................................................11
3. 입자 기반 병렬화 기법................................................................................................14
IV. 수치 예제.................................................................................................................19
1. 체적력을 받는 외팔보..................................................................................................19
2. 체적력을 받는 스프링..................................................................................................22
V. 결 론........................................................................................................................25
참고문헌........................................................................................................................26
영문초록(Abstract).........................................................................................................28
감사의 글.......................................................................................................................29