Využití paralelizace při numerickém řešení úloh nelineární dynamiky

Hlavním cílem této práce je prozkoumání možností využití paralelizace v numerických výpočtech nelineární dynamiky. V poslední dekádě došlo k dramatickému nástupu vícejádrových a výceprocesorových systému v kombinaci s možnostmi, které nyní poskytují moderní počítačové sítě. Komplexnost a velikost řešených modelů se neustále zvyšuje a díky vysoké výpočetní náročnosti úloh dynamiky a statiky konstrukcí, a to především kvůli jejich často nelineárnímu charakteru, je jakákoliv možnost urychlení výpočetních procedur více než žádoucí. Jelikož se jedná o relativně nové odvětví, řada algoritmů a konkrétních paralelních implementací je stále ve stádiu vývoje a výzkumu, a to i proto, že pokroky v oblasti počítačového hardwaru rapidně vzrůstají a s tím vznikají další otázky, jak nejlépe využít dostupný výpočetní výkon. Navržený paralelní model je založený na explicitní formě metodě konečných prvků, která ze své podstaty poskytuje možnost efektivní paralelizace. Zkoumány jsou pak možnosti využití vícejádrovch procesorů, ale i hybridního paralelního modelu kombinujícího možnosti vícejádrových procesorů a paralelní formy na počítačové síti. Navržené přístupy jsou pak testovány při numerickém řešení kontaktní/impaktní úlohy skořepinových konstrukcí.
The main aim of this thesis is the exploration of the potential use of the parallelism of numerical computations in the field of nonlinear dynamics. In the last decade the dramatic onset of multicore and multi-processor systems in combination with the possibilities which now provide modern computer networks has risen. The complexity and size of the investigated models are constantly increasing due to the high computational complexity of computational tasks in dynamics and statics of structures, mainly because of the nonlinear character of the solved models. Any possibility to speed up such calculation procedures is more than desirable. This is a relatively new branch of science, therefore specific algorithms and parallel implementation are still in the stage of research and development which is attributed to the latest advances in computer hardware, which is growing rapidly. More questions are raised on how best to utilize the available computing power. The proposed parallel model is based on the explicit form of the finite element method, which naturaly provides the possibility of efficient parallelization. The possibilities of multicore processors, as well as parallel hybrid model combining both the possibilities of multicore processors, and the form of the parallelism on a computer network are investigated. The designed approaches are then examined in addressing of the numerical analysis regarding contact/impact phenomena of shell structures.