직접해법 기반의 FETI 알고리즘의 개선

서지정보

· 발행기관 : 한국전산구조공학회
· 수록지 정보 : 한국전산구조공학회 논문집 / 35권 / 5호
· 저자명 : 강승훈, 공두현, 신상준

목차

Abstract
1. 서 론
2. 본 론
2.1 FETI-local 알고리즘
2.2 선택적 역행렬 성분 계산
2.3 다중 프론탈 기법 적용
2.4 개선된 FETI-local 알고리즘
2.5 수치예제 결과 및 고찰
3. 결 론
감사의 글
References

초록

본 논문은 직접해법 기반 FETI 알고리즘의 개선 방안을 제시하였다. 개선 대상은 FETI-local로, 해당 알고리즘은 국부 Lagrange 승 수를 통해 부영역 간 경계 문제를 정의한다. 부영역 경계 강성 및 하중 계산 단계의 경우, 전체 역행렬 계산 등 과도한 비용을 요구했던 기존 알고리즘을 Boolean 행렬 특성을 활용한 선택적 역행렬 성분 계산으로 개선하였다. 전역 경계 행렬식 계산 단계의 경우, 기존 단 일 프로세서 연산을 다중 프론탈 기법 기반 병렬 연산으로 대체하였다. 제시된 FETI-local 알고리즘의 성능 개선은 64만 자유도 수치 예제를 통해 검증되었으며, 기존 대비 최대 97.8%의 계산 시간 감소가 달성되었다. 또한, 기존 대비 안정적이고 개선된 확장성이 가속 지표를 통해 확인되었다. 추가로, 432만 자유도의 대용량 계산 성능 비교가 제시된 알고리즘과 상용 프로그램인 ANSYS 간에 수행되 었다. 그 결과, 계산 시간 측면에선 ANSYS가 우수하였으나, 프로세서 수에 따른 가속 성능 증가율 측면에선 제시된 알고리즘이 우수 한 것이 확인되었다.

영어초록

This paper presents an improved computational framework for the direct-solution-based finite element tearing and interconnecting (FETI) algorithm. The FETI-local algorithm is further improved herein, and localized Lagrange multipliers are used to define the interface among its subdomains. Selective inverse entry computation, using a property of the Boolean matrix, is employed for the computation of the subdomain interface stiffness and load, in which the original FETI-local algorithm requires a full matrix inverse computation of a high computational cost. In the global interface computation step, the original serial computation is replaced by a parallel multi-frontal method. The performance of the improved FETI-local algorithm was evaluated using a numerical example with 64 million degrees of freedom (DOFs). The computational time was reduced by up to 97.8% compared to that of the original algorithm. In addition, further stable and improved scalability was obtained in terms of a speed-up indicator. Furthermore, a performance comparison was conducted to evaluate the differences between the proposed algorithm and commercial software ANSYS using a large-scale computation with 432 million DOFs. Although ANSYS is superior in terms of computational time, the proposed algorithm has an advantage in terms of the speed-up increase per processor increase.

참고자료

· 없음