Evaluation of parallel efficiency in modeling of mechanisms using commercial multibody solvers

• Autorzy: Malczyk, P. , Frączek, J.

Warianty tytułu

PL

Ocena efektywności obliczeń równoległych w modelowaniu mechanizmów z zastosowaniem pakietów komercyjnych

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Parallel computers are becoming more available. The natural way to improve computational efficiency of multibody simulations seems to be parallel processing. Within this work we are trying to estimate the efficiency of parallel computations performed using one of the commercial multibody solver. First, the short theoretical outline is presented to give the overview of modeling issues in multibody dynamics. Next, the experimental part is demonstrated. The series of dynamics analyses are carried out. The test mechanisms with variable number of bodies are used to gather the performance results of the solver. The obtained data allow for estimating the number of bodies, which are sufficient to gain benefits from parallel computing as well as their level. The parallel processing profits are taken into account in the case of contact forces present in the system. The performance benefits are indicated, when the multilink belt chain is simulated, in which contact forces are included in the model.

PL

W związku z szybkim rozwojem komputerów równoległych naturalną drogą poprawienia wydajności obliczeń symulacyjnych staje się wykorzystywanie możliwości przetwarzania równoległego. W ramach niniejszej pracy podjęto próbę oceny efektywności obliczeń równoległych, w przypadku obliczeń jednym z pakietów komercyjnych do modelowania układów mechanicznych. Początkowo zaprezentowano podstawy teoretyczne metody układów wieloczłonowych. Następnie zademonstrowano wyniki eksperymentalne. W pracy zrealizowano obliczenia dynamiki testowych układów mechanicznych o zmiennej liczbie członów, podczas których zarejestrowano czasy obliczeń sekwencyjnych i równoległych. Uzyskane charakterystyki wydajnościowe pozwoliły oszacować liczbę ogniw, przy której otrzymuje się zyski z obliczeń równoległych, a także wskazać ich poziom. W zakresie badań uwzględniono potencjalne korzyści ze stosowania przetwarzania równoległego w przypadku sił kontaktu, obecnych w modelu, na przykładzie symulacji wieloczłonowego mechanizmu łańcuchowego.

Słowa kluczowe

PL

dynamika układów wieloczłonowych; obliczenia równoległe; wydajność obliczeń symulacyjnych; pakiety komercyjne

EN

multibody dynamics; parallel computing; computational efficiency; commercial multibody solvers

• Czasopismo: Archive of Mechanical Engineering
• Rocznik: 2009
• Tom: Vol. LVI, nr 3
• Strony: 237-249
• Opis fizyczny: Bibliogr. 13 poz., rys.

Twórcy

autor

Malczyk, P.

autor

Frączek, J.

• Institute of Aeronautics and Applied Mechanics, Faculty of Power and Aeronautical Engineering, Warsaw University of Technology, ul. Nowowiejska 24, 00-665 Warsaw, Poland,

Bibliografia

• [1] ADAMS MSCSoftware Knowledge Base, www.mscsoftware.com .
• [2] ADAMS Solver, ADAMS View Training Guide, 2005.
• [3] Butenhof D.: Programming with POSIX Threads, Addison-Wesley, Boston. 1997.
• [4] Critchley J. H., Anderson K. S.: A Parallel Logarithmic Order Algorithm for General Multibody System Dynamics, Multibody System Dynamics, 2004, Vol. 12, pp. 75-93.
• [5] Critchley J. H., Binani A., Anderson K. S.: Design and Implementation of an Efficient Multibody Divide and Conquer Algorithm. Proceedings of the ASME 2007 International Design Engineering Technical Conferences, 2007, Las Vegas, Nevada, USA.
• [6] Featherstone R.: A divide-and-conquer articulated body algorithm for parallel 0(log(n)) calculation of rigid body dynamics. Part 1: Basic algorithm. International Journal of Robotics Research, 1999, Vol. 18, pp. 867-875.
• [7] Featherstone R.: A divide-and-conquer articulated body algorithm for parallel 0(log(n)) calculation of rigid body dynamics. Part 2: Trees, loops, and accuracy. International Journal of Robotics Research. 1999, Vol. 18, 876-892.
• [8] Grama A., Gupta A., Karypis G., Kumar V.: Introduction to Parallel Computing, Second Edition, Addison Wesley, 2003.
• [9] Haug E. J.: Computer Aided Kinematics and Dynamics of Mechanical Systems. Volume I: Basic Methods, Allyn and Bacon, 1989.
• [10] Mattson T. G., Sanders B. A" Massingill B. L.: Patterns for Parallel Programming. Addison-Wesley, Boston, 2005.
• [11] Malczyk P., Frączek J.: Cluster Computing of Mechanisms Dynamics using Recursive Formulation, Multibody System Dynamics, 2008, Vol. 20(2), pp. 177-196.
• [12] Malczyk P., Frączek J.: Ocena efektywności obliczeń równoległych w modelowaniu mechanizmów z wykorzystaniem pakietów komercyjnych. Proceeding of the XXI Polish Conference on Theory of Machines and Mechanisms. Bielsko Biała-Szczyrk, 22-25 September 2008, pp. 231-238, (in Polish).
• [13] Wojtyra M., Frączek J.: Metoda układów wieloczłonowych w dynamice mechanizmów. Ćwiczenia z zastosowaniem programu ADAMS. Wydawnictwa Politechniki Warszawskiej, 2007 (in Polish).