Регистрация / Вход
Прислать материал

Разработка программно-вычислительного комплекса для компьютерного моделирования новых материалов на основе РЗМ и оценки их прочностных свойств в условиях сверхвысоких нагрузок.

Номер контракта: 14.578.21.0095

Руководитель: Горюнов Алексей Германович

Должность руководителя: доцент кафедры

Докладчик: Обходский Артем Викторович, Доцент

Аннотация скачать
Постер скачать
Ключевые слова:
программно-вычислительный комплекс, алгоритмы обработки данных, распределенная субд, grid-сеть, математическая модель, сплав, лигатуры, редкоземельные металлы, структура материала, методы молекулярной динамики, численные методы, предсказательное моделирование, модель объемного теплопереноса

Цель проекта:
1) Сокращение времени, материальных затрат и энергоресурсов на создание новых материалов с требуемыми характеристиками возможно за счет применения высокопроизводительных информационных систем и технологий автоматизации проектирования. Программный комплекс (далее - ПК) компьютерного моделирования материалов на основе РЗМ позволит сократить затраты на разработку и испытание новых материалов. 2) Целью проекта является - создание комплекса научно-технических решений (методов и алгоритмов), обеспечивающих повышение эффективности научных исследований материалов на основе РЗМ посредством компьютерного моделирования их структуры и свойств на базе масштабируемой системы распределенных вычислений.

Основные планируемые результаты проекта:
1) В результате выполнения ПНИЭР будут разработаны: компьютерные модели, обеспечивающие исследование физико-химических свойств и элементного состава сплавов и лигатур на основе РЗМ; научно-технические основы для создания программно-вычислительного комплекса моделирования материалов на основе РЗМ; алгоритмы и программное обеспечение, обеспечивающие в совокупности процесс проектирования материалов и исследования их характеристик в условиях сверхвысоких нагрузок.
2) Математические модели и алгоритмы разрабатываемые для ПК компьютерного моделирования материалов на основе РЗМ позволят проводить исследования свойств материалов в автоматическом режиме с применением распределенной вычислительной ГРИД-сети.

Краткая характеристика создаваемой/созданной научной (научно-технической, инновационной) продукции:
1) Конечным продуктом, создаваемым на основе полученных результатов проекта, является программный комплекс моделирования свойств материалов на основе РЗМ.
2) В ходе проекта разработаны базовые функциональные алгоритмы ПК моделирования материалов на основе РЗМ, протокол и формат передачи данных, обеспечивающие внутреннее взаимодействие компонентов ПК и функции масштабирования вычислительной ГРИД-сети на основе графических ускорителей. Новым научным результатом является способ сохранения и разметки неструктурированных метаданных для полного описания процесса синтеза материалов в ПК.
3) При синтезе функциональных алгоритмов ПК учитывались достоинства и недостатки мировых аналогов, в том числе: OpenFOAM, MATLAB, GIMM_FPEIP и Gaussian. Разработанные алгоритмы обеспечивают преимущества ПК моделирования материалов на основе РЗМ в части организации ресурсов памяти и вычислительных ресурсов.
4) Для организации взаимодействия программных компонентов в ПК поверх пользовательского протокола применены открытые протоколы сервера приложений Globus Toolkit 5 и сервера СУБД PostgreSQL. Обмен данными в ПК осуществляется с помощью головного файла XML. Разметка файла соответствует логической структуре базы данных, в которой сохраняются данные об исследуемых материалах.

Назначение и область применения, эффекты от внедрения результатов проекта:
1) Результаты теоретических и экспериментальных исследований будут применяться при создании новых и повышении эффективности существующих подходов к проектированию высокотехнологичных материалов на основе РЗМ.
2) Результаты проекта ПНИЭР будут использоваться Индустриальным партнером (ИП) ООО «Дипос» при выполнении собственных проектов по созданию информационно-аналитических систем научно-исследовательских центров, а также для коммерческой реализации программного продукта.
3) Полученные результаты окажут положительное влияние на развитие научно-технических направлений в области автоматизации исследований и проектирования новых материалов, а также на создание информационной среды по изучению свойств новых материалов.
4) Планируемые результаты могут применяться при создании международной базы материалов и методов расчетной оценки их свойств.

Текущие результаты проекта:
В настоящее время разработаны базовые функциональные алгоритмы ПК моделирования материалов на основе РЗМ, протокол и формат передачи данных, обеспечивающие внутреннее взаимодействие компонентов ПК и функции масштабирования вычислительной ГРИД-сети на основе графических ускорителей, разработаны математические модели для расчетной оценки свойств материалов на основе РЗМ. Разработанные алгоритмы ПК моделирования материалов на основе РЗМ реализованы в виде программ.