Calcul haute performance en dynamique des contacts via deux familles de décomposition de domaine

High performance computing of discrete nonsmooth contact dynamics via two domain décomposition methods

• Auteur / Autrice : Vincent Visseq
• Direction : Pierre Alart, David Dureisseix
• Type : Thèse de doctorat
• Discipline(s) : Mécanique et Génie civil
• Date : Soutenance le 03/07/2013
• Etablissement(s) : Montpellier 2
• Ecole(s) doctorale(s) : Information, Structures, Systèmes (Montpellier ; École Doctorale ; 2009-2014)
• Partenaire(s) de recherche : Laboratoire : Laboratoire de Mécanique et Génie Civil. LMGC (Montpellier)
• Jury : Président / Présidente : Frédéric Victor Donzé
• Jury : Examinateurs / Examinatrices : Pierre Alart, David Dureisseix, Frédéric Victor Donzé, François-Xavier Roux, Marina Vidrascu, Frédéric Dubois, Patrice Coorevits, Antoine Rousseau
• Jury : Rapporteurs / Rapporteuses : François-Xavier Roux, Marina Vidrascu

Mots clés

Mots clés contrôlés

Calcul intensif (informatique)

Analyse multiéchelle

Mécanique du contact

Mots clés libres

Dynamique des contacts

Décomposition de domaine

Multiéchelle

Validation

Calcul haute performance

Nonsmooth contact dynamics

Domain decomposition

Multiscale

Validation

Hight performance computing

Résumé

La simulation numérique des systèmes multicorps en présence d'interactions complexes, dont le contact frottant, pose de nombreux défis, tant en terme de modélisation que de temps de calcul. Dans ce manuscrit de thèse, nous étudions deux familles de décomposition de domaine adaptées au formalisme de la dynamique non régulière des contacts (NSCD). Cette méthode d'intégration implicite en temps de l'évolution d'une collection de corps en interaction a pour caractéristique de prendre en compte le caractère discret et non régulier d'un tel milieu. Les techniques de décomposition de domaine classiques ne peuvent de ce fait être directement transposées. Deux méthodes de décomposition de domaine proches des formalismes des méthodes de Schwarz et de complément de Schur sont présentées. Ces méthodes se révèlent être de puissants outils pour la parallélisation en mémoire distribuée des simulations granulaires 2D et 3D sur un centre de calcul haute performance. Le comportement de structure des milieux granulaires denses est de plus exploité afin de propager rapidement l'information sur l'ensemble des sous-domaines via un schéma semi-implicite d'intégration en temps.

Numerical simulations of the dynamics of discrete structures in presence of numerous impacts and frictional contacts leads to CPU-intensive large time computations. To deal with such realistic assemblies, numerical tools have been developed, in particular the method called nonsmooth contact dynamics (NSCD). Such modeling has to deal with discreteness and nonsmoothness, such that domain decomposition approaches for regular continuum media has to be rethought. We present further two domain decomposition method linked to Schwarz and Schur formalism. Scalability and numerical performances of the methods for 2D and 3D granular media is studied, showing good parallel behavior on a supercomputer platform. The structural behavior of dense granular packing is herein used to introduce a spacial multilevel preconditioner with a coarse problem to improve convergence in a space-time approach.