A paralelização no software Método de elementos finitos (MEF) refere-se ao processo de dividir e distribuir tarefas computacionais entre vários processadores ou núcleos com o objetivo de acelerar a análise e a simulação de problemas de engenharia complexos. A computação paralela permite ao software efetuar simulações maiores e mais complexas, utilizando o poder dos processadores multinúcleo modernos e até mesmo de aglomerados computacionais distribuídos.
Aqui estão alguns aspetos-chave sobre a paralelização no software de MEF:
Decomposição de domínio : Uma abordagem comum para a paralelização envolve dividir o domínio de simulação em subdominários menores. Cada subcampo é então atribuído a um processador ou núcleo diferente e os cálculos são realizados simultaneamente nestas partes separadas. Assim que os cálculos locais estão concluídos, os resultados são combinados para obter a solução global.
Esta tecnologia é utilizada no RFEM 6 e no RSTAB 9 para o cálculo paralelo de casos de carga e combinações de cargas. Para cada núcleo, é iniciada uma instância do solucionador que depois calcula os casos de carga ou as combinações de carga sucessivamente.
Multissegamento e multiprocessamento : Software de MEF pode utilizar técnicas de multithlearning e multiprocessamento para paralelizar os cálculos. A utilização de vários threads envolve a divisão de um único programa em threads menores que podem ser executados simultaneamente. O multiprocessamento envolve a execução simultânea de vários processos ou tarefas independentes.
Ambas as técnicas são utilizadas no RFEM 6.
Para o cálculo paralelo de casos de carga e combinações de cargas, são iniciados vários processos de solucionador independentes. Esta é a técnica do multiprocessamento.
Se o solucionador direto for utilizado para o cálculo individual de um caso de carga ou de uma combinação de cargas, a carga de trabalho é dividida em vários threads para resolver o sistema de equações.
Escalabilidade : Escalabilidade refere-se ao quão bem o software MEF pode lidar com um número crescente de processadores ou núcleos. Um software de MEF paralelo bem dimensionado deve exibir uma boa escalabilidade, o que significa que à medida que são adicionados mais processadores, a melhoria do desempenho é significativa e o tempo de simulação diminui.
Bibliotecas paralelas e APIs : Muitos pacotes de software de MEF utilizam bibliotecas de programação paralela e APIs ( interfaces de programação de aplicações) para implementar a paralelização de forma eficaz. Os exemplos incluem o OpenMP, CUDA (para paralelização de GPU) etc.
No RFEM 6, é utilizado o OpenMP para a implementação da análise multiencadeamento.
CUDA não é utilizado no RFEM 6. O cálculo não pode, portanto, ser realizado em placas gráficas ou aceleradores de cálculo similares.
Paralelização do solucionador : Nas simulações MEF, a solução de sistemas lineares de equações é um estrangulamento comum. Os solucionadores avançados podem ser paralelizados para melhorar a velocidade da resolução.
Pré-processamento e pós -processamento: Enquanto a maior parte do foco está na paralelização da fase do solucionador, a paralelização também pode ser aplicada a outros aspetos da análise de MEF, incluindo as tarefas de pré-processamento (geração de malha, configuração do modelo) e pós-processamento (visualização, análise de dados).
Tanto no pré-processamento como no pós-processamento, é utilizada a paralelização através de multithexing no RFEM 6 e no RSTAB 9.
A paralelização efetiva no software de MEF pode reduzir significativamente os tempos de simulação, permitindo que engenheiros e investigadores analisem problemas maiores e mais complexos de forma eficiente.