Treść książki
Przejdź do opcji czytnikaPrzejdź do nawigacjiPrzejdź do informacjiPrzejdź do stopki
1.WSTĘP
Celemniniejszegoartykułujestzaprezentowaniemożliwości,jakiedająsymulacje
komputerowewewspółczesnejnauceomateriałach.Teoretycznemetodyanalizystruktury
materiałów–jakdynamikamolekularna–istniejąjużodkilkudziesięciulat.Jednakdopiero
wobecnychczasachmożliwejestużycietychmetodwsposóbefektywnywpraktyce,dzięki
możliwościom,jakiedającorazszybszekomputery.Jesttoniezwykleistotne,gdyż
właściwościmateriałówsąpowiązanezichwewnętrznąstrukturąibudowąatomową.Stąd
potrzebaefektywnychmetod,któretakąstrukturępozwalająodkryć.
JednązmetodteoretycznejanalizymateriałówjestMetodaElementówDyskretnych
wskrócieokreślanajakoDEM[1].Jejgłównymcelemjestobliczaniewłaściwościfizycznych
obiektówskładającychsięzdużejliczbyoddziałującychzesobącząstek.Symulacjataka
wykonywananakomputerzerozpoczynasięodnadaniacząstkompołożeńiprędkości
początkowych–tak,abyjaknajwierniejodtworzyćbadanyobiekt.Następniezadanyczas
trwaniasymulacjipodzielonyzostajenadużąilośćprzedziałówczasowych.Wkażdym
ztakich
przedziałów
analizowane
jest
położenie
i
prędkość
każdego
elementu
symulowanegoobiektu,atakżedziałającenaniegosiłyorazinterakcjezsąsiednimi
elementami.Jużwtymmomenciewidać,żenajwiększazaletametodyelementów
dyskretnychjesttakżejejnajwiększąwadą–wprzypadkusymulowaniarzeczywistych
materiałówskładającychsięzmilionówcząstekpotrzebnajestnaprawdędużamoc
obliczeniowa.
ObecnieistniejąjużprogramyzzaimplementowanąMetodąElementówDyskretnych,
alewiększośćznichciągleznajdujesięwfazietestów.Jednymznich,dostarczanymna
zasadzieopen–source,jestESyS–ParticlerozwijanywCentreforGeoscienceComputing
należącymdoUniwersytetuwQueensland(Australia)[2].Dziękizaimplementowanemu
interfejsowiMPI(ang.MessagePassingInterface)możliwejesturuchamianiesymulacji
ESyS-Particle
na
komputerach
stacjonarnych,
klastrach
komputerowych
isuperkomputerach.Interfejstenzarządzawykonywaniemdługotrwałychobliczeńidzielije
pomiędzyprocesorytak,abykażdyznichzajmowałsięinnączęściątegosamegozadaniaw
tymsamymczasie.ESyS-ParticleposiadatakżeinterfejsprogramistycznyaplikacjiAPI(ang.
ApplicationProgrammingInterface).Umożliwiaonużytkownikowitworzeniewłasnego
oprogramowanianabaziebibliotekifunkcjizawartychwsilnikuprogramuESyS.Skryptyw
językuPythonobsługująwszystkieniezbędnewsymulacjiparametry,funkcjeioddziaływania
bezkoniecznościingerowaniawsamsilnikoprogramowania.Dodatkowenarzędziado
wizualizacjiumożliwiająwykonywanieanimacjiprzedstawiającychzachowaniesiępróbkiw
czasiesymulacji.
Przedstawionewniniejszejpracymetodyirezultatysąprzedewszystkimpowiązane
zgeofizyką-albowiemznajomośćfizykistojącejzaprocesamipękaniamateriałówjest
kluczowymzagadnieniemwsejsmologii,azwłaszczawsejsmologiigórniczej,przemyśle
wydobywczym,czyteżbadaniuzjawiskpowiązanychztrzęsieniamiziemi.Wkażdejztych
dziedzinznajomośćmechanikipękaniajestkluczowadoprowadzeniabadańwtych
obszarach.Używanedotychczasmetodymająswojeograniczenia.Symulacjekomputerowe
oferująalternatywnysposóbzdobyciainformacjiointeresującychnasmateriałachizbadania
ichparametrów.
6
