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

الگوریتم های کشف تماس، در شبیه سازی های المان مجزا، برای دستیابی به فهرست تماس های ممکن بین ذرات استفاده می گردند. از آنجایی که بخش مهمی از تلاش های محاسباتی در روش های المان مجزا مرتبط با کشف تماس ذرات می باشد، کارایی الگوریتم مورد استفاده در این روش ها، از اهمیت بسیاری برخوردار است. این مقاله، با هدف شناسایی مناسب ترین الگوریتم کشف تماس و برای پیاده سازی یک نرم افزار تحلیل عددی هیدرو مکانیکی در مسائل مکانیک سنگ به روش المان مجزا (DA۲)، الگوریتم های موجود برای کشف تماس بلوک های نامدور و اندازه های ناهمسان را مطالعه و ارزیابی می نماید. برای این منظور، الگوریتم های کشف تماس، شامل بازرسی مستقیم (DC)، مرتب سازی و به روزآوری افزایشی (ISU) و مرتب سازی فضایی دو انتهایی (DESS)، در قالب نرم افزار DA۲ پیاده سازی و در محیطی همسان و برای مسائل رایج در مکانیک سنگ اجرا گردیده و نتایج زمان اجرای آنها مقایسه شده است. نتایج پژوهش نشان می دهد که الگوریتم ISU در مقایسه با الگوریتم های DC و DESS، به لحاظ معیار زمان اجرا، کارایی بهتری داشته و به تغییرات پارامترهای مساله مانند تعداد بلوک ها، نسبت ابعادی مدل، تفرق اندازه ی بلوک ها، زوایای ناپیوستگی ها و زاویه ی اصطکاک داخلی درزه ها حساسیت کمتری نشان می دهد. در پایان، برای افزایش کارایی الگوریتم ISU، دو راه کار به روزآوری تاخیری و موازی سازی در به روزآوری، شناسایی و پیشنهاد شده اند. نتایج پیاده سازی راه کارها نشان داده است که با به کارگیری آن ها می توان تا ۲۰٪ سرعت الگوریتم ISU را افزایش داد.

کلیدواژه ها:

Rock Mechanics ، Numerical analysis ، Distinct Element Method ، DA۲ Software ، Contact Detection Algorithm ، مکانیک سنگ ، تحلیل عددی ، روش المان مجزا ، نرم افزار DA۲ ، الگوریتم کشف تماس