این سایت در حال حاضر پشتیبانی نمی شود و امکان دارد داده های نشریات بروز نباشند
مهندسی عمران مدرس، جلد ۱۴، شماره ۳، صفحات ۴۳-۶۰
عنوان فارسی ارزیابی و ارتقاء عملکردی روش‌های کشف تماس برای استفاده در روش المان مجزا در مکانیک سنگ
چکیده فارسی مقاله الگوریتم‌های کشف تماس، در شبیه‌سازی‌های المان مجزا، برای دستیابی به فهرست تماس‌های ممکن بین ذرات استفاده می‌گردند. از آنجایی که بخش مهمی از تلاش‌های محاسباتی در روش‌های المان مجزا مرتبط با کشف تماس ذرات می‌باشد، کارایی الگوریتم مورد استفاده در این روش‌ها، از اهمیت بسیاری برخوردار است. این مقاله، با هدف شناسایی مناسب‌ترین الگوریتم کشف تماس و برای پیاده‌سازی یک نرم‌افزار تحلیل عددی هیدرو مکانیکی در مسائل مکانیک سنگ به روش المان مجزا (DA2)، الگوریتم‌های موجود برای کشف تماس بلوک‌های نامدور و اندازه‌های ناهمسان را مطالعه و ارزیابی می‌نماید. برای این منظور، الگوریتم‌های کشف تماس، شامل بازرسی مستقیم (DC)، مرتب‌سازی و به‌روزآوری افزایشی (ISU) و مرتب‌سازی فضایی دو انتهایی (DESS)، در قالب نرم‌افزار DA2 پیاده‌سازی و در محیطی همسان و برای مسائل رایج در مکانیک سنگ اجرا گردیده و نتایج زمان اجرای آنها مقایسه شده‌‌است. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که الگوریتم ISU در مقایسه با الگوریتم‌های DC و DESS، به لحاظ معیار زمان اجرا، کارایی بهتری داشته و به تغییرات پارامترهای مساله مانند تعداد بلوک‌ها، نسبت ابعادی مدل، تفرق اندازه‌ی بلوک‌ها، زوایای ناپیوستگی‌ها و زاویه‌ی اصطکاک داخلی درزه‌ها حساسیت کمتری نشان می‌دهد. در پایان، برای افزایش کارایی الگوریتم ISU، دو راه‌کار به‌روزآوری تاخیری و موازی‌سازی در به¬روزآوری، شناسایی و پیشنهاد شده‌اند. نتایج پیاده‌سازی راه‌کارها نشان داده‌است که با به‌کارگیری آن‌ها می‌توان تا 20٪ سرعت الگوریتم ISU را افزایش داد.
کلیدواژه‌های فارسی مقاله
عنوان انگلیسی Evaluation and Improvement of Contact Detection Algorithms for Using in DEM in Rock Mechanics
چکیده انگلیسی مقاله Discrete Element Method (DEM) is a numerical method for computing the motion and effect of a large number of small particles. It is a very common method to solve rock mechanics problems, since it can solve problems containing particles in contact with complicated geometries efficiently. Contact detection is the most time consuming (so the most significant) part of DEM-based problem solving methods. In this article, authors, with the goal of implementing a numerical hydro-mechanical software to analyze and solve DEM rock mechanics problems (DA2), studied and investigated algorithms able to solve contact detection problem. The most algorithms designed to find contacts (contact detection algorithms), lie in two classes: 1) algorithms based on bounding boxes, and 2) algorithms based on hashing. The bounding box idea helps to simplify the contact detection problem and to prevent dealing with particle shapes by enveloping the whole particle in a shape (generally a rectangle or an ellipse) which is easy to check for finding overlaps. Since overlaps of bounding boxes may not directly result in contacts between particles, further checks are needed. In the former class, there are two well-known published algorithms, both based on sorting bounding boxes’ extents, able to find contacts between generally shaped particles in a fast and efficient way: incremental sorting and updating (ISU) algorithm, and double-ended spatial sorting (DESS) algorithm. Hashing algorithms are generally appropriate for particles with uniform sizes. Since rock mechanics problems mostly contain models constituted of blocks with non-uniform sizes, hashing algorithms are not utilized for solving them. In this article, ISU and DESS algorithms along with direct checking (DC) method are compared for their running time results to find the most appropriate (i.e. the fastest) algorithm to find contacts between rock blocks. For this purpose, algorithms were implemented by DA2 software, then, ran in the same environment and for same commonplace geomechanical problems with varying model parameters, like number of blocks, block size variation, angle of discontinuities and friction angle, and compared for their running time results. Results shows that ISU algorithm compared to DESS algorithm gives better/lower running time (ISU is at least twice as fast as DESS), i.e. more performance, and shows less sensitivity to model parameters. Also, ISU algorithm consumes less memory and it is simpler to implement. In the end, for further improvement of performance of ISU algorithm, delayed updating and parallelization solutions are offered. Delayed updating is a common way to optimize algorithms containing two phases of processing and updating. In order to apply delayed updating and parallelization to ISU algorithm, a solution is presented to separate sorting and updating phases of the algorithm. Then, parallelization is applied. Results show that using these techniques, can increase the performance of ISU algorithm by 20%.
کلیدواژه‌های انگلیسی مقاله
نویسندگان مقاله حمیدرضا پاسه |
دانشجوی دکتری دانشگاه تربیت مدرس
سازمان اصلی تایید شده: دانشگاه تربیت مدرس (Tarbiat modares university)

محمود یزدانی |
عضو هیئت علمی گروه خاک و پی دانشکده عمران و محیط زیست دانشگاه تربیت مدرس
سازمان اصلی تایید شده: دانشگاه تربیت مدرس (Tarbiat modares university)

مصطفی شریف زاده |
عضو هیئت علمی گروه مکانیک سنگ دانشکده معدن و متالورژی دانشگاه صنعتی امیرکبیر
سازمان اصلی تایید شده: دانشگاه صنعتی امیرکبیر (Amirkabir university of technology)

نشانی اینترنتی http://mcej.modares.ac.ir/article_12143_34c17df5ac884aedd3ffb64d3148bb71.pdf
فایل مقاله اشکال در دسترسی به فایل - ./files/site1/rds_journals/1242/article-1242-225459.pdf
کد مقاله (doi)
زبان مقاله منتشر شده fa
موضوعات مقاله منتشر شده
نوع مقاله منتشر شده
برگشت به: صفحه اول پایگاه   |   نسخه مرتبط   |   نشریه مرتبط   |   فهرست نشریات