Finite element analysis of solid mechanics is a foundational tool of modern engineering, with low-order finite element methods and assembled sparse matrices representing the industry standard for implicit analysis. We use performance models and numerical experiments to demonstrate that high-order methods greatly reduce the costs to reach engineering tolerances while enabling effective use of GPUs; these data structures also offer up to 2x benefit for linear elements. We demonstrate the reliability, efficiency, and scalability of matrix-free $p$-multigrid methods with algebraic multigrid coarse solvers through large deformation hyperelastic simulations of multiscale structures. We investigate accuracy, cost, and execution time on multi-node CPU and GPU systems for moderate to large models (millions to billions of degrees of freedom) using AMD MI250X (OLCF Crusher), NVIDIA A100 (NERSC Perlmutter), and V100 (LLNL Lassen and OLCF Summit), resulting in order of magnitude efficiency improvements over a broad range of model properties and scales. We discuss efficient matrix-free representation of Jacobians and demonstrate how automatic differentiation enables rapid development of nonlinear material models without impacting debuggability and workflows targeting GPUs. The methods are broadly applicable and amenable to common workflows, presented here via open source libraries that encapsulate all GPU-specific aspects and are accessible to both new and legacy code, allowing application code to be GPU-oblivious without compromising end-to-end performance on GPUs.


翻译:固态机械的精度要素分析是现代工程的基本工具,采用低序限定元素方法和代表行业隐性分析标准的组装分散矩阵,我们使用性能模型和数字实验来证明,高序方法大大降低了工程容度的成本,同时使得能够有效使用GPU;这些数据结构也为线性元素提供了高达2x的好处;我们通过大规模超规模结构变形超弹性模拟,展示了无基数多格多电磁共振分解解解解解溶液的无基数方法的可靠性、效率和可缩放性;我们利用AMD MI250X(百万至数十亿度自由度)、NVIDIA A100(NERSC Perlmutter)和V100(LLNLL Lassen和OLCF峰会),通过大量可理解的模型特性和规模,我们讨论了多级结构的高效无底基代表性,并展示了多级CPU和GPU系统系统系统的精确性、自动差异如何使中大至大型模型(百万度自由度)模型(百万至数十度模型的快速发展G-可应用的GSBLS-CRBS-SBSBS-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-CLUD-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S-S

0
下载
关闭预览

相关内容

最新《Transformers模型》教程,64页ppt
专知会员服务
284+阅读 · 2020年11月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
169+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Arxiv
0+阅读 · 2022年7月8日
Arxiv
58+阅读 · 2021年11月15日
Arxiv
34+阅读 · 2019年11月7日
VIP会员
相关VIP内容
最新《Transformers模型》教程,64页ppt
专知会员服务
284+阅读 · 2020年11月26日
强化学习最新教程,17页pdf
专知会员服务
169+阅读 · 2019年10月11日
[综述]深度学习下的场景文本检测与识别
专知会员服务
77+阅读 · 2019年10月10日
机器学习入门的经验与建议
专知会员服务
90+阅读 · 2019年10月10日
【哈佛大学商学院课程Fall 2019】机器学习可解释性
专知会员服务
99+阅读 · 2019年10月9日
【SIGGRAPH2019】TensorFlow 2.0深度学习计算机图形学应用
专知会员服务
39+阅读 · 2019年10月9日
相关资讯
AIART 2022 Call for Papers
CCF多媒体专委会
1+阅读 · 2022年2月13日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Tutorial
中国图象图形学学会CSIG
2+阅读 · 2021年12月20日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月8日
【ICIG2021】Check out the hot new trailer of ICIG2021 Symposium1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月3日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk2
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月2日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Plenary Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年11月1日
【ICIG2021】Latest News & Announcements of the Industry Talk1
中国图象图形学学会CSIG
0+阅读 · 2021年7月28日
Transferring Knowledge across Learning Processes
CreateAMind
26+阅读 · 2019年5月18日
Unsupervised Learning via Meta-Learning
CreateAMind
41+阅读 · 2019年1月3日
A Technical Overview of AI & ML in 2018 & Trends for 2019
待字闺中
16+阅读 · 2018年12月24日
相关基金
国家自然科学基金
0+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
1+阅读 · 2014年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2013年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2012年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2011年12月31日
国家自然科学基金
0+阅读 · 2008年12月31日
Top
微信扫码咨询专知VIP会员