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Título: MAPPING COHESIVE FRACTURE AND FRAGMENTATION SIMULATIONS TO GPUS
Autor: ANDREI ALHADEFF MONTEIRO
Instituição: PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DO RIO DE JANEIRO - PUC-RIO
Colaborador(es):  WALDEMAR CELES FILHO - ADVISOR
Nº do Conteudo: 25750
Catalogação:  11/02/2016 Idioma(s):  ENGLISH - UNITED STATES
Tipo:  TEXT Subtipo:  THESIS
Natureza:  SCHOLARLY PUBLICATION
Nota:  Todos os dados constantes dos documentos são de inteira responsabilidade de seus autores. Os dados utilizados nas descrições dos documentos estão em conformidade com os sistemas da administração da PUC-Rio.
Referência [pt]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=25750@1
Referência [en]:  https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=25750@2
Referência DOI:  https://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.25750

Resumo:
A GPU-based computational framework is presented to deal with dynamic failure events simulated by means of cohesive zone elements. We employ a novel and simplified topological data structure relative to CPU implementation and specialized for meshes with triangles or tetrahedra, designed to run efficiently and minimize memory requirements on the GPU. We present a parallel, adaptive and distributed explicit dynamics code that implements an extrinsic cohesive zone formulation where the elements are inserted on-the-fly, when needed and where needed. The main challenge for implementing a GPU-based computational framework using an extrinsic cohesive zone formulation resides on being able to dynamically adapt the mesh, in a consistent way, by inserting cohesive elements on fractured facets and inserting or removing bulk elements and nodes in the adaptive mesh modification case. We present a strategy to refine and coarsen the mesh to handle dynamic mesh modification simulations on the GPU. We use a reduced scale version of the experimental specimen in the adaptive fracture simulations to demonstrate the impact of variation in floating point operations on the final fracture pattern. A novel strategy to duplicate ghost nodes when distributing the simulation in different compute nodes containing one GPU each is also presented. Results from parallel simulations show an increase in performance when adopting strategies such as distributing different jobs amongst threads for the same element and launching many threads per element. To avoid concurrency on accessing shared entities, we employ graph coloring for non-adaptive meshes and node traversal for the adaptive case. Experiments show that GPU efficiency increases with the number of nodes and bulk elements.

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