2016 Fiscal Year Research-status Report
バランシング領域分割法と双対基底ラグランジュ乗数法によるアセンブリ構造解析
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16K05046
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
宮村 倫司 日本大学, 工学部, 講師 (30282594)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 拓三 国立研究開発法人防災科学技術研究所, その他部局等, 主任研究員 (40597605)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 領域分割法 / モルタル有限要素法 / ラグランジュ乗数法 / 並列計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
双対基底ラグランジュ乗数法に基づくモルタル有限要素法の定式化を確認し，二次元問題に対するラグランジュ乗数の基底関数を計算し，それを用いて表される拘束条件をファイルに出力するプログラムを試作した．また，拘束条件のかわりに各部分領域において拘束を考慮した空間を考える方法についても検討した．今後はまず三次元化してから拘束条件を多点拘束条件（MPC）として出力し，そのデータをMPCを考慮したBDD法に基づく解析コードに読み込み，線形ソルバーの性能を評価する．
機器備品費によりメニーコア型CPUであるIntel Xeon Phiプロセッサを搭載したワークステーションとスレッド並列化が可能なOpenMPに対応したコンパイラを購入した．基本的な行列演算についてメニーコアCPU上でのスレッド並列計算の性能評価を行った．並行してスーパーコンピュータ「京」上でのMPCを考慮したBDD法のチューニングを行った．MPCを考慮したコースグリッド問題の係数行列の作成処理をOpenMPによりスレッド並列化することで，大幅な高速化が実現した．
分担者の山下が担当する「アセンブリ構造物としての建築構造物のメッシュ生成システムの設計」については，山下がこれまでに開発してきた既存の建築構造物用プリ処理システムの改造のための仕様を検討した．部品の接合面に対してマスター・スレーブ型のMPC，および，モルタル有限要素法の拘束条件の生成に必要なデータを生成できるようにする．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
調査の結果，双対基底ラグランジュ乗数法には色々な定式化があり，比較検討に時間がかかったため，二次元問題に対するプログラムの試作しかできなかった．三次元問題の場合の検討および実装も完成していないため，既存のMPCを考慮したBDD法の解析コードによる反復型線形ソルバーの性能評価に進むことができなかった．そのため，研究は全体的に遅れている．一方，機器備品費によりメニーコア型CPUであるIntel Xeon Phiプロセッサを搭載したワークステーションと対応するコンパイラを購入し，計算機が稼働し始めたため，平成29年度に開始予定であった解析コードのメニーコア並列環境向けのチューニング作業については，前倒しで開始することができた．アセンブリ構造物としての建築構造物のメッシュ生成システムの開発については計画通りに研究が進んでいる．
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| Strategy for Future Research Activity |
三次元問題に対する双対基底ラグランジュ乗数法の比較検討を早急に進め，平成28年度に実施する予定であった外部プログラムで生成した拘束条件を既存のMPCを考慮したBDD法の解析コードに読み込んで線形ソルバーの収束性をテストするという項目を実施する．次に，双対基底ラグランジュ乗数法に基づくモルタル有限要素法とMPCを考慮したBDD法の解析コードを結合したプログラムの開発に進む．
メニーコア並列環境向けのチューニング作業については，平成28年度に行ったXeon Phi上での検討結果と京向けのチューニング結果をふまえて引き続き作業を進める．具体的にはMPCを考慮したコースグリッド問題の係数行列の作成処理のメニーコア向けスレッド並列化を実装する．アセンブリ構造物としての建築構造物のメッシュ生成システムについては，本年度に決定した仕様に基づき，実装を進める．
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| Causes of Carryover |
研究の進捗が遅れ，本課題の内容について学会発表を行うことができなかったため，旅費として計上した10万円が不要となった．本課題で実装するモルタル有限要素法に基づく解析コードの高速化に必要な多点拘束条件を考慮したBDD法の改良に関する英文論文を執筆するために英文校正費を人件費として計上していたが，論文の執筆が遅れているために使用することができなかった．
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
現在，英語の論文を執筆中であるため，昨年度からの繰り越し金により英文校正を依頼する．また，繰り越した旅費の一部は，昨年度に購入したメニーコア型CPU（Xeon Phi，KNL）を搭載するワークステーションのメモリ増設費に充当する．
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