Hybrid parallelism on large scale dislocation dynamic simulation
Description
This research work focuses on bringing performances in 3D dislocation dynamics simulation, to run efficiently on modern computers. First of all, we introduce some algorithmic techniques, to reduce the complexity in order to target large scale simulations. Second of all, we focus on data structure to take into account both memory hierarchic and algorithmic data access. On one side we build this adaptive data structure to handle dynamism of data and on the other side we use an Octree to combine hierarchy decomposition and data locality in order to face intensive arithmetics with force field computation and collision detection. Finally, we introduce some parallel aspects of our simulation. We propose a classical hybrid parallelism, with task based openMP threads and domain decomposition techniques for MPI. (author)
Abstract (French)
Le travail realise durant cette these vise a offrir a un code de simulation en dynamique des dislocations les composantes essentielles pour permettre le passage a l'echelle sur les calculateurs modernes. Nous abordons plusieurs aspects de la simulation numerique avec tout d'abord des considerations algorithmiques. Pour permettre de realiser des simulations efficaces en terme de complexite algorithmique pour des grandes simulations, nous explorons les contraintes des differentes etapes de la simulation en offrant une analyse et des ameliorations aux algorithmes. Ensuite, une consideration particuliere est apportee aux structures de donnees. En prenant en compte les nouveaux algorithmes, nous proposons une structure de donnees pour beneficier d'acces performants a travers la hierarchie memoire. Cette structure est modulaire pour faire face a deux types d'algorithmes, avec d'un cote la gestion du maillage necessitant une gestion dynamique de la memoire et de l'autre les phases de calcul intensifs avec des acces rapides. Pour cela cette structure modulaire est completee par un octree pour gerer la decomposition de domaine et aussi les algorithmes hierarchiques comme le calcul du champ de contrainte et la detection des collisions. Enfin nous presentons les aspects paralleles du code. Pour cela nous introduisons une approche hybride, avec un parallelisme a grain fin a base de threads, et un parallelisme a gros grain de type MPI necessitant une decomposition de domaine et un equilibrage de charge. Finalement, ces contributions sont testees pour valider les apports pour la simulation numerique. Deux cas d'etude sont presentes pour observer et analyser le comportement des differentes briques de la simulation. Tout d'abord une simulation extremement dynamique, composee de sources de Frank-Read dans un cristal de zirconium est utilisee, avant de presenter quelques resultats sur une simulation cible contenant une forte densite de defauts d'irradiation. (auteur)
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Additional details
Additional titles
- Original title (French)
- Simulation de la dynamique des dislocations a tres grande echelle
Publishing Information
- Imprint Pagination
- 170 p.
- Report number
- FRNC-TH--14282
INIS
- Country of Publication
- France
- Country of Input or Organization
- France
- INIS RN
- 54049239
- Subject category
- S97: MATHEMATICAL METHODS AND COMPUTING; S36: MATERIALS SCIENCE;
- Resource subtype / Literary indicator
- Thesis
- Descriptors DEI
- ALGORITHMS; COMPUTERIZED SIMULATION; DISLOCATIONS; DYNAMIC PROGRAMMING; ITERATIVE METHODS; MANY-BODY PROBLEM; MEMORY MANAGEMENT; MESH GENERATION; PARALLEL PROCESSING; STRESS ANALYSIS; ZIRCONIUM
- Descriptors DEC
- CALCULATION METHODS; CRYSTAL DEFECTS; CRYSTAL STRUCTURE; DATA PROCESSING; ELEMENTS; LINE DEFECTS; MATHEMATICAL LOGIC; METALS; PROCESSING; PROGRAMMING; SIMULATION; TRANSITION ELEMENTS
Optional Information
- Notes
- 115 refs.; Available from the INIS Liaison Officer for France, see the INIS website for current contact and E-mail addresses