Проектирование компонента с помощью компьютера и параллельное выполнение его стабильности за одну операцию - это стало возможным благодаря новой вычислительной технологии, разработанной в Институте компьютерной графики им. Фраунгофера IGD. Для этого итеративного процесса геометрического моделирования, моделирования и анализа результатов ранее проектировщику требовались разные компьютерные инструменты, часто на разных компьютерах. Для этого модели данных между инструментами необходимо преобразовать вручную. До сих пор само моделирование также было очень трудоемким. До сих пор мечтой было тестирование и оптимизация различных форм за один шаг. Dr.-Ing. Даниэль Вебер, руководитель группы «Интерактивное моделирование» в IGD, говорит о тенденции развития строительных работ в направлении прямого,интуитивно понятный стиль работы. Это, естественно, приводит к лучшим результатам не только с точки зрения требуемого времени разработки, но и с точки зрения качества дизайна.
Эффективный решатель для структурной механики
Ядро новой технологии - эффективный решатель уравнений для строительной механики. Программное обеспечение использует огромный потенциал параллельных вычислений доступных на рынке недорогих видеокарт. Поскольку время вычислений на несколько порядков быстрее, чем при стандартном моделировании, дизайнер видит результаты на своем экране почти в реальном времени. Он сразу распознает потенциал для улучшения и может оптимизировать конструкцию на одном дыхании.
«Сравнение нашего интерактивного решения для моделирования с быстрым коммерческим программным обеспечением показало: для модели с более чем 300 000 конечных элементов стандартное программное обеспечение заняло 36 секунд. Наше решение дало результат примерно через 0,5 секунды чистого вычислительного времени, а инициализация заняла общее время 3,5 секунды. Это означает, что наше решение для моделирования - в зависимости от точки зрения - в 10-70 раз быстрее, чем программное обеспечение для сравнения », - объясняет Вебер. В качестве потенциальных лицензиатов Fraunhofer IGD следит за инженерами-проектировщиками крупных компаний и производителями соответствующего программного обеспечения.
Расчет симуляции перенесен на графический процессор
Новое программное обеспечение было разработано для стандартных видеокарт с архитектурой CUDA. Fraunhofer IGD также использует огромные ресурсы этих модулей, перемещая вычисления симуляции из ЦП в графический процессор. Вебер объясняет: «В то время как процессор имеет от четырех до восьми ядер, у нас до 5000 ядер на видеокарте».
Решение Fraunhofer IGD поддерживает следующие структурно-механические концепции: геометрически линейная упругость, линейные изотропные и анизотропные материалы, а также линейные, квадратичные и кубические функции приближения на тетраэдрах. Но конец флагштока еще не достигнут. Fraunhofer IGD работает над дальнейшим ускорением вычислений и расширяет решение, включив в него геометрически нелинейную упругость и нелинейные материалы. (Ага)