成長するジオメトリのためのスケーラブルな並列有限要素フレームワーク。金属添加製造への応用

要約 本研究は、成長するジオメトリのための革新的な並列完全分散有限要素フレームワークとそれが金属添加製造に応用されることを紹介します。添加製造におけるバーチャル部品設計と資格付けには、高精度のマルチスケール及びマルチフィジックス解析が必要であることは周知の事実です。高性能計算ツールのみが、このような複雑さを市場投入までの時間に適したタイムフレームで処理することができます。したがって、効率性は、精度を損なうことなく、数値計算コミュニティではあまり中心的なテーマとはなっていません。ここでは、フレームワークは高性能分散メモリーマシンのリソースを適切に活用するように設計されています。これは、（1）オクトリーに基づくメッシュを用いた階層的適応メッシュ精錬、（2）ジオメトリの成長をモデル化するための並列戦略、（3）最先端の並列反復線形ソルバーという三つのビルディングブロックに基づいています。計算実験では、粉体床技術による印刷プロセスの部品スケールでの熱移動解析を考慮します。三次元（3D）ベンチマークに対する検証後、強スケーリング分析がパフォーマンスを評価し、並列オーバーヘッドの主要な原因を特定します。三つ目の数値例では、曲面3D形状における（2）の効率性と堅牢性を検討します。本研究では、前例のない並列性とスケーラビリティが達成されました。したがって、このフレームワークは、金属またはポリマーの添加製造の部品スケールシミュレーションだけでなく、溶接、沈降、動脈硬化、または時間とともに物理的領域が成長する他の物理的問題に対しても、高い複雑さや精度に取り組むことに寄与します。