Párhuzamosított módszerek rácsostartók geometriai érzékenységének vizsgálatára

Dóbé Péter <>
BME IIT

Tóth Krisztina <>
BME SZT

Domokos Gábor <>
BME SZT

A mérnöki gyakorlatban alkalmazott tartószerkezetek egy része jól közelíthető olyan rúdszerkezeti modellel, amelyben a rudak hajlítómerevségét végtelennek, az őket összekapcsoló csuklókat pedig súrlódásmentesnek tekintjük. Az így modellezett szerkezeteket rácsos tartóknak nevezzük. A rácsos tartók közül azoknak van gyakorlati jelentősége a statikában, amelyek merevek, vagyis a csomópontok csak a rudak megnyúlása ill. összenyomódása árán mozdulhatnak el. Azon rácsos tartókat, melyek merevségét minimális számú belső és külső kényszer biztosítja, statikailag határozottnak nevezzük. Rácsos tartók kivitelezése során a rudak hossza - és ezáltal a kapcsolódó csuklók helyzete - kis mértékben eltérhet a tervezettől, ennek hatására a rudakban ébredő erők is megváltozhatnak a tervezetthez képest. Egy rácsos tartót geometriailag érzékenynek nevezünk, ha kevés, kismértékű geometriai pontatlanság hatására a rudak nagy hányadában megváltoznak az erők. Az érzékenység számszerűen a normált geometriai és topológiai érzékenységi indexekkel fejezhető ki. Előadásunkban statikailag határozott rácsos tartók geometriai érzékenységének vizsgálatára mutatunk be algoritmusokat.

A feladat első része annak megállapítása, hogy a vizsgált rácsos tartó statikailag határozott-e. Erre vonatkozóan léteznek alapvető elméleti eredmények kombinatorikai, gráfelméleti illetve matroidelméleti alapokon, így például létezik hatékony algoritmus, amely a statikai határozottságot ellenőrzi. Térbeli rúdszerkezetekre azonban már az alapvető összefüggések is hiányosak. A bevezetőben vázolt geometriai érzékenység megállapítására síkbeli szerkezetek esetén is egyelőre csak a naiv módszer ismert, amely a csuklók számában exponenciális lépésszámú. A gyakorlatban ráadásul nagyméretű, akár több ezer csuklót tartalmazó tartószerkezeteket kell megvizsgálni, amely egy hatékony, polinom lépésszámú algoritmust használva is számításigényes lehet.

A fentiekből adódik, hogy a feladat gyors megoldásához szükség lehet nagyteljesítményű, párhuzamos számítási infrastruktúra igénybevételére. Ez lehet például egy sokprocesszoros szuperszámítógép vagy egy számítógép-klaszter. Egy lazábban csatolt rendszer, például grid erőssége is kihasználható lehet, hiszen egyrészt különböző rácsos tartók egymástól függetlenül dolgozhatók fel, másrészt egyetlen rácsos tartón végzendő számítások is felbonthatók részben független, kommunikációt nem igénylő részfeladatokra. Utóbbi esetben egy munkafolyamatról van szó, amely grid rendszerben egy olyan irányított körmentes gráffal adható meg, amely a részfeladatok egymásra épülését írja le. A griden végzett számításokhoz elsősorban a magyar kutatási intézményeket összefogó virtuális szervezet, a Hungrid erőforrásainak használatát tervezzük.