Towards an optimal multi-query framework based on model-order reduction for non-linear dynamics
Description
Predicting the probability of failure for a structure subjected to uncertain loading conditions requires conducting a large number of highly non-linear simulations, up to structural failure, across a wide range of plausible loadings.in order to make failure prediction readily accessible, it is crucial to reduce the numerical cost of these studies.This thesis presents a strategy for efficiently solving numerous low-frequency non-linear dynamic problems. The proposed strategy relies on an efficient solver to find solutions to part of the problem's equations using the Proper Generalised Decomposition (PGD) model reduction method in the frequency domain. This minimises the number of global spatial problems to be solved while utilising current parallel architectures for handling the temporal part of the motion equations. Particular attention has been paid to mitigating Gibbs phenomena in cases where the structure does not return to its initial state (irreversible phenomena, transient regimes, etc.), and hence, the solution is not periodic. To address this, an artificial damping-based method is proposed.The second aspect of the methodology involves utilising data from previously conducted calculations to speed up subsequent computations, thereby reducing the overall study's computation time. To maximise the benefits of such an approach, a robust and systematic method is employed to determine the order in which different simulations are chained together. The entire method is suited to a framework where the numerous loadings are non-parametric. Therefore, the choice of reusing previous data and the sequence of calculations rely on a physics-based indicator and do not require prior parametrisation of the loadings imposed on the structure. The method has demonstrated time savings of up to a factor of three and memory storage savings of up to a factor of twenty. (author)
Abstract (French)
Lorsque l'on cherche a predire la probabilite de defaillance d'une structure soumise a un chargement incertain, il est necessaire de realiser un grand nombre de simulations hautement non-lineaires, jusqu'a la ruine, correspondant a une large famille de sollicitations plausibles. Il est alors necessaire de travailler a diminuer le cout computationnel de ces etudes. Aussi, cette these propose une strategie visant a resoudre efficacement un grand nombre de problemes de dynamique non-lineaire en basses frequences. Cette strategie repose sur l'utilisation d'un solveur efficace capable de resoudre une partie des equations du probleme en utilisant la methode de reduction de modeles PGD dans le domaine frequentiel. Cette approche permet de reduire le nombre de problemes globaux en espace a resoudre, tout en exploitant pleinement les architectures paralleles contemporaines lors de l'integration de la composante temporelle des equations de mouvement. Une attention particuliere a ete portee a la minimisation des phenomenes de Gibbs dans les situations ou la structure ne revient pas a son etat initial (phenomenes irreversibles, regime transitoire, etc.) et pour lesquels la solution n'est donc pas periodique. A cette fin, une methode reposant sur l'amortissement artificiel est proposee. Le second aspect de cette methodologie multi-requetes consiste a exploiter les donnees issues des calculs deja effectues pour accelerer les calculs suivants, diminuant ainsi le temps de calcul de l'etude globale. Afin de maximiser les benefices d'une telle approche, une methode robuste et systematique a ete developpee pour determiner l'ordre dans lequel les differentes simulations doivent etre enchainees. L'ensemble de la methode est adaptee a un cadre dans lequel les nombreux chargements sont non parametres. Aussi, le choix des donnees precedentes a reutiliser ainsi que le choix de l'ordre pour la sequence des calculs s'appuient sur un indicateur base sur la physique et ne necessitent pas une parametrisation prealable des chargements imposes a la structure. La methode a montre des gains en temps de calcul allant jusqu'a un facteur quatre et des gains en stockage memoire allant jusqu'a un facteur vingt
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Additional titles
- Original title (English)
- Vers une methode de reduction de modeles optimisee pour le traitement d'un grand nombre de simulations en dynamique non-lineaire
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 181 p.
- Report number
- FRCEA-TH--17119
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 55106575
- Subject category
- S97: MATHEMATICAL METHODS AND COMPUTING;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- COMPUTERIZED SIMULATION; FAILURES; FINITE ELEMENT METHOD; ITERATIVE METHODS; NONLINEAR PROBLEMS
- Descriptors DEC
- CALCULATION METHODS; MATHEMATICAL SOLUTIONS; NUMERICAL SOLUTION; SIMULATION
Optional Information
- Notes
- 146 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses