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http://www.repositorio.ufal.br/jspui/handle/riufal/6091
Tipo: | Dissertação |
Título: | Particle packing strategies for modelling granular media |
Título(s) alternativo(s): | Estratégias de empacotamento de partículas para modelagem de meios granulares |
Autor(es): | Lopes, Lucas Gouveia Omena |
Primeiro Orientador: | Lira, William Wagner Matos |
metadata.dc.contributor.advisor-co1: | Cintra, Diogo Tenório |
metadata.dc.contributor.referee1: | Peixoto, Hélvio de Farias Costa |
metadata.dc.contributor.referee2: | Vieira, Thales Miranda de Almeida |
Resumo: | Este trabalho apresenta estratégias para modelagem de meios granulares que mimetizam características presentes em agregados particulados reais, sobretudo solos. Busca-se alcançar modelos granulares homogêneos que respeitem taxas de preenchimento e tamanhos de grãos estabelecidos. As estratégias podem ser utilizadas por simuladores de meios particulados na criação do arranjo inicial dos grãos, como aqueles que utilizam Método dos Elementos Discretos (MED). Simulações numéricas de fenômenos de fragmentação, fraturamento, impacto e colisão, que envolvem solos e rochas como meios integrantes de problemas geomecânicos são exemplos de aplicações do MED. A literatura divide as técnicas de geração de meio particulado em duas categorias: procedimentos geométricos e dinâmicos. Neste trabalho são exploradas três metodologias alternativas às existentes na literatura: i) minimização da distâncias; ii) técnica de separação geométrica serial; e iii) técnica de separação geométrica alternativa paralela. As abordagens apresentadas tratam de procedimentos geométricos a partir de um modelo de entrada com partículas em posições aleatórias. As sobreposições entre as partículas é eliminada durante os procedimentos das metodologias propostas, e um modelo de saída é alcançado. Uma importante contribuição deste trabalho é o desenvolvimento de técnicas que melhoram o tempo de processamento para modelagem utilizando uma implementação paralela com foco nas GPUs (Graphics Processing Units). Modelos granulares gerados a partir de dados reais do solo são apresentados para validação das estratégias propostas. Os resultados mostram que as técnicas são capazes de gerar modelos granulares com características próximas a de agregados reais. A utilização de estratégias paralelas em GPU também apresenta ganhos significativos, alcançando speedups acima de 200. |
Abstract: | This work presents strategies for modeling numerical granular media that reproduce characteristics present in real particulate aggregates, such as soils. The presented methodologies have the objective to achieve homogeneous granular models respecting prescribed filling rate and grain size distributions. The strategies can be used by simulators of particulate media to create the initial particle arrangement, such as those used in the Discrete Element Method (DEM). Examples of DEM applications are numerical simulations of fragmentation, fracturing, impact and collision phenomena, as well as those involving soils and rocks as integral media of geomechanical problems. The literature divides techniques for generating particulate media into two categories: geometric and dynamic procedures three alternative methodologies to those present in the literature are explored in this work: i) distance minimization; ii) serial geometric separation technique; and iii) parallel alternative geometric separation technique. The presented approaches deal with geometric procedures starting from an input model with particles in random positions. The overlapping between the particles is eliminated during the proposed methodology procedures, and an output model is delivered. An important contribution of this work is the development of techniques that improve the processing time for modeling using parallel implementation with a focus on GPUs (Graphics Processing Units). Granular models generated from real soil data are presented for validation of the proposed strategies. The results show that the techniques are capable of generating granular models with characteristics close to those of real aggregates. The use of parallel strategies in GPU also presents significant gains, reaching speedups above 200. |
Palavras-chave: | Modelagem de meios granulares Geração de partículas Método dos elementos discretos Otimização Computação de alto desempenho Granular Media Modeling Particle Generation Discrete Element Method Optimization High Performace Computing |
CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA CIVIL |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editor: | Universidade Federal de Alagoas |
Sigla da Instituição: | UFAL |
metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil |
Citação: | LOPES, Lucas Gouveia Omena. Particle packing strategies for modelling granular media. 2019. 82 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil) – Centro de Tecnologia, Programa de Pós Graduação em Engenharia Civil, Universidade Federal de Alagoas, Maceió, 2019. |
Tipo de Acesso: | Acesso Embargado |
URI: | http://www.repositorio.ufal.br/handle/riufal/6091 |
Data do documento: | 3-out-2019 |
Aparece nas coleções: | Dissertações e Teses defendidas na UFAL - CTEC |
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Arquivo | Descrição | Tamanho | Formato | |
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