Моделирование динамики литосферы на многопроцессорной вычислительной системе

Гасилов В. Л.
Вопросы атомной науки и техники. Сер. Математическое моделирование физических процессов. Тезисы докл. Междунар. математич. конф 1997. Вып.1. С. 16-17.

      Рассмотрены вопросы создания трехмерных дискретных моделей земной коры с большим числом разнородных деформируемых элементов. Известные двумерные дисковые и однослойные блоковые модели литосферы при расчетах на последовательных ЭВМ требуют значительных затрат памяти и времени работы вычислителя и не позволяют проводить моделирование с большим числом элементов. Предлагаемые компьютерные модели динамики коры предназначаются для проведения численных экспериментов на параллельной супер-ЭВМ и предусматривают наращивание сложности как в количественном отношении - увеличение числа элементов вплоть до сотен тысяч, так и в качественном отношении — использование реальных геофизических и сейсмических данных, каталогов землетрясений и результатов морфоструктурного анализа сейсмоактивных регионов, сложных механизмов деформирования и разрушения, учет процессов эволюции геологических структур и т.д.
      Применение динамических моделей разрушения требует расчета полей напряжений, перемещений, повреждений, температурных и других полей, описывающих термомеханику процесса. Зачастую для этого приходится ставить неклассические краевые задачи механики деформируемого тела. Помимо алгоритмических трудностей решение таких задач сопряжено с весьма большим объемом вычислений и может быть эффективным ЛИШЬ при условии использования высокопроизводительных ЭВМ. В ИММ УрО РАН разрабатываются алгоритмические и программные средства для моделирования и исследования задач механики разрушения ориентированные на применение многопроцессорных систем и алгоритмов с параллельными вычислениями.
      В частности, создается комплекс программ для мощного вычислителя со многими параллельно работающими процессорами и большой оперативной памятью. Пакет программ базируется на методе конечных элементов в задачах механики разрушения и прямой минимизации подходящего функционала состояния динамической системы. Он предназначен для моделирования и исследования упругопластического (в том числе и ударного) взаимодействия пространственных тел с эффектами усталости и разрушения и позволяет детально рассчитывать протекающие процессы в сложных механических системах.
      Обсуждается соответствующее алгоритмическое и программное обеспечение, разрабатываемое для вычислителя ИММ УрО РАН. Приведены результаты расчетов, выполненных с целью идентификации параметров моделей и внешних воздействий.
      Работа проводится при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (код проекта 94- 01-00361а).