DEM-based simulation of concrete structures on GPU

Abstract

The benefit of using the discrete element method (DEM) for simulations of fracture in heterogeneous media has been widely highlighted. However, modelling large structure leads to prohibitive computations times. We propose to use graphics processing units (GPUs) to reduce the computation time, taking advantage of the highly data parallel nature of DEM computations. GPUs are massively parallel coprocessors increasingly popular to accelerate numerical simulations. We detail our algorithm and implementation of the DEM on GPU and present performance results for simulations of rock impact on a concrete slab, before to discuss the pro and cons of moving such computation to the GPU.

Pour simuler des structures soumises à de la fracturation, la méthode des éléments discrets (DEM) constitue un outil très efficace. Cependant la modélisation de grandes structures est très coûteuse en opération. Suite à l'observation que ces calculs sont fortement data-parallèles, nous proposons de tirer partie des processeurs graphiques (GPUs) pour réduire le temps de calcul. Les GPUs sont des coprocesseurs massivement parallèles de plus en plus utilisés pour accélérer des simulations numériques. L'algorithme et l'implantation sur le GPU sont détaillés puis nous présentons les résultats obtenus pour une simulation d'impact sur dalle en béton.

Keywords:

• GPU
• DEM
• reinforced concrete structures

Mots-clés:

• GPU
• DEM
• structures en béton armé