МОДЕЛИРОВАНИЕ МЕТОДОМ КЛАСТЕРНОЙ ДИНАМИКИ ВЫСОКОСКОРОСТНОГО ОСКОЛОЧНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА МНОГОСЛОЙНЫЕ ПРЕГРАДЫ

Б. Л. Воронин, М. В. Здорова, С. В. Копкин, М. В. Ветчинников, И. А. Давыдов, Е. А. Пронин
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов 2012. Вып.1. С. 43-51.

Во многих инженерных задачах возникает необходимость определения стойкостных характеристик некоторых конструкций к ударно-пробивному воздействию. В настоящее время возможности по экспериментальному моделированию высокоскоростных соударений (скорость удара ~ 4-7 км/с) весьма ограничены, во-первых, по экономическим причинам, во-вторых, из-за фиксации небольшого набора данных, по которым трудно проследить всю динамику процесса в рассматриваемых системах. По этим причинам, а также в силу современных возможностей вычислительной техники очевидной становится полезность применения численного моделирования к задачам соударения для более детального их изучения. В результате расчетов можно получить очень подробную картину деформации конструкций.
       Исследования высокоскоростного пробивания преград поражающими элементами ведутся в математическом отделении РФЯЦ-ВНИИЭФ с 1990-х годов. Расчеты в двумерной и трехмерной постановках рассматриваемых модельных экспериментов (или аналогичных им) проводились по различным математическим методикам. В данной работе по методике MoDyS методом кластерной динамики решаются задачи высокоскоростного соударения стального шарика с многослойной преградой. Приведены результаты расчетов этим методом, а также сравнение с результатами экспериментов и расчетов по другим методикам (рис. 9, табл. 7, список лит. - 8 назв.).

Для выполнения молекулярно-динамического моделирования процессов, определяющих свойства конструкционных материалов, используется программный комплекс МД. В предыдущих работах получены результаты по адаптации различных частей этого комплекса для расчетов на гибридных вычислительных системах.
       В настоящей работе приведен ряд дополнительных возможностей, учитывающих взаимодействия частиц как одинаковых, так и разных типов. Выполнено тестирование основных видов взаимодействий частиц в единой ускорительной версии программного комплекса МД. Тем самым исследуется возможность применения различных гибридных вычислительных систем, в частности, многопроцессорной вычислительной системы и специализированной компактной вычислительной системы ГВС-10 "Кубань".
       Приведено сравнение длительностей выполнения комплекса МД на основных видах задач на графических и универсальных процессорах, а также на различных графических процессорах.
       Полученные результаты показывают возможность эффективного использования арифметических ускорителей для расчета задач молекулярной динамики (рис. 7, табл. 1, список лит. - 5 назв.).