基于矩阵的实现与GPU加速的线性化常状态键基近场动力学模型在MATLAB中的实现
数值分析
2023-09-21 v1 数值分析
摘要
常状态键基近场动力学(OSB-PD)模型在模拟任意泊松比固体中的裂纹扩展现象方面具有无与伦比的能力。然而，其非局部性也导致了极高的计算成本。本文提出了一种基于矩阵运算的OSB-PD模型快速求解方案，并利用图形处理单元(GPU)加速计算。为进行比较和验证，同时也给出了一种常用的基于循环操作的求解方案。在MATLAB中开发了内部软件。首先，通过悬臂梁的振动问题，将数值解与有限元软件所得结果对比，验证了基于循环和基于矩阵的方案。随后，模拟了两个典型的动态裂纹扩展问题，以说明所提方案在求解动态断裂问题中的有效性。最后，采用基于矩阵的方案模拟了Brokenshire扭转实验，实验与数值断裂试件的形状相似性进一步证明了该方法处理三维非平面断裂问题的能力。此外，研究了基于矩阵的方案相对于基于循环方案的加速比以及GPU加速的性能。结果强调了基于矩阵的实现方案的高计算效率。
引用
@article{arxiv.2309.11273,
title = {Matrix-based implementation and GPU acceleration of linearized ordinary state-based peridynamic models in MATLAB},
author = {Tao Ni and Mirco Zaccariotto and Qizhi Zhu and Ugo Galvanetto},
journal= {arXiv preprint arXiv:2309.11273},
year = {2023}
}
备注
32 pages, 16 figures