ارزیابی و ارتقاء عملکردی روش‌های کشف تماس برای استفاده در روش المان مجزا در مکانیک سنگ

Abstract

الگوریتم‌های کشف تماس، در شبیه‌سازی‌های المان مجزا، برای دستیابی به فهرست تماس‌های ممکن بین ذرات استفاده می‌گردند. از آنجایی که بخش مهمی از تلاش‌های محاسباتی در روش‌های المان مجزا مرتبط با کشف تماس ذرات می‌باشد، کارایی الگوریتم مورد استفاده در این روش‌ها، از اهمیت بسیاری برخوردار است. این مقاله، با هدف شناسایی مناسب‌ترین الگوریتم کشف تماس و برای پیاده‌سازی یک نرم‌افزار تحلیل عددی هیدرو مکانیکی در مسائل مکانیک سنگ به روش المان مجزا (DA2)، الگوریتم‌های موجود برای کشف تماس بلوک‌های نامدور و اندازه‌های ناهمسان را مطالعه و ارزیابی می‌نماید. برای این منظور، الگوریتم‌های کشف تماس، شامل بازرسی مستقیم (DC)، مرتب‌سازی و به‌روزآوری افزایشی (ISU) و مرتب‌سازی فضایی دو انتهایی (DESS)، در قالب نرم‌افزار DA2 پیاده‌سازی و در محیطی همسان و برای مسائل رایج در مکانیک سنگ اجرا گردیده و نتایج زمان اجرای آنها مقایسه شده‌‌است. نتایج پژوهش نشان می‌دهد که الگوریتم ISU در مقایسه با الگوریتم‌های DC و DESS، به لحاظ معیار زمان اجرا، کارایی بهتری داشته و به تغییرات پارامترهای مساله مانند تعداد بلوک‌ها، نسبت ابعادی مدل، تفرق اندازه‌ی بلوک‌ها، زوایای ناپیوستگی‌ها و زاویه‌ی اصطکاک داخلی درزه‌ها حساسیت کمتری نشان می‌دهد. در پایان، برای افزایش کارایی الگوریتم ISU، دو راه‌کار به‌روزآوری تاخیری و موازی‌سازی در به¬روزآوری، شناسایی و پیشنهاد شده‌اند. نتایج پیاده‌سازی راه‌کارها نشان داده‌است که با به‌کارگیری آن‌ها می‌توان تا ۲۰٪ سرعت الگوریتم ISU را افزایش داد.