Robustní dvojúrovňové simulace založené na Fourierově metodě a metodě konečných prvků: Odhady chyb, redukované modely a stochastika
Cíle projektu
Algoritmy založené na rychlé Fourierově transformaci (FFT) byly v oblasti výpočetní mikromechaniky poprvé využity Moulinecem a Suquetem před dvaceti lety. Od té doby získaly značnou popularitu především díky vynikajícímu výpočetnímu výkonu a univerzálnosti, které umožňují jejich užití pro studium plně trojrozměrných digitálních modelů mikrostruktur. Cílem navrhovaného projektu je rozšířit tyto metody do oboru dvojúrovňových simulací, s využitím našich nedávných výsledků o teoretických základech FFT metod. Naše strategie bude kombinovat metodu konečných prvků na makroúrovni a FFT metodu na mikroúrovni, čímž umožníme řešení jak deterministických, tak i stochastických nelineárních úloh. Konkrétně pak zrychlíme dostupné deterministické řešiče pomocí předpodmínění, aproximací nízké hodnosti a rigorózních odhadů chyb, které následně obohatíme o nové postupy z oblasti stochastické metody konečných prvků. Očekáváme, že kombinací těchto přístupů dosáhneme významného zvýšení efektivity dvojúrovňových simulací, které je zpřístupní pro běžně dostupné počítačové platformy.
Klíčová slova
two-scale simulationsfast Fourier solversreduced-order modelinglow-rank approximationsalgebraic and discretization errorsheterogeneous materialselastoplasticity
Veřejná podpora
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
Program
Mezinárodní projekty
Veřejná soutěž
Mezinárodní projekty 12 (SGA0201700003)
Hlavní účastníci
České vysoké učení technické v Praze / Fakulta stavební
Univerzita Karlova / Matematicko-fyzikální fakultaDruh soutěže
VS - Veřejná soutěž
Číslo smlouvy
17-04150J
Alternativní jazyk
Název projektu anglicky
Reliable two-scale Fourier/finite element-based simulations: Error-control, model reduction, and stochastics
Anotace anglicky
Fast Fourier Transform (FFT)-based solvers were introduced to the field of computational micromechanics by Moulinec and Suquet two decades ago. Since then, they have gained popularity, mainly because of their excellent computational performance and versatility, enabling three-dimensional image-based studies. Building on our theoretical results on the foundations of FFT-based techniques, we propose a project that aims at bridging the scales. To facilitate deterministic and stochastic non-linear studies, the FFT-solver will be used at the micro-scale while finite elements will be used at the macro-scale. In particular, we will accelerate existing deterministic solvers by suitable preconditioners, reduced-order modeling, low-rank approximations, and rigorous error estimation, and we will enhance these developments by recently established stochastic finite element techniques. We expect that the combined advances will drastically increase the efficiency of two-scale simulations with realistic microstructural representations, making them accessible on conventional computer platforms.
Vědní obory
Kategorie VaV
ZV - Základní výzkum
CEP - hlavní obor
JI - Kompositní materiály
CEP - vedlejší obor
BA - Obecná matematika
CEP - další vedlejší obor
—
OECD FORD - odpovídající obory
(dle převodníku)10101 - Pure mathematics
20505 - Composites (including laminates, reinforced plastics, cermets, combined natural and synthetic fibre fabrics; filled composites)
Hodnocení dokončeného projektu
Hodnocení poskytovatelem
V - Vynikající výsledky projektu (s mezinárodním významem atd.)
Zhodnocení výsledků projektu
Odborný přinos projektu je velmi vysoký a jeho přesah jde i do aplikačních oblastí. V projektu byly angažováni studenti a řešitelé zpracovali mnoho výsledků do publikací, které vysoce přesáhly plánovaný počet především v kategorii Jimp. Panel oceňuje projekt z hlediska prohloubení mezinárodní spolupráce a při výchově studentů.
Termíny řešení
Zahájení řešení
1. 1. 2017
Ukončení řešení
31. 12. 2019
Poslední stav řešení
U - Ukončený projekt
Poslední uvolnění podpory
30. 5. 2019
Dodání dat do CEP
Důvěrnost údajů
S - Úplné a pravdivé údaje o projektu nepodléhají ochraně podle zvláštních právních předpisů
Systémové označení dodávky dat
CEP20-GA0-GC-U/02:1
Datum dodání záznamu
23. 7. 2020
Finance
Celkové uznané náklady
7 762 tis. Kč
Výše podpory ze státního rozpočtu
7 090 tis. Kč
Ostatní veřejné zdroje financování
672 tis. Kč
Neveřejné tuz. a zahr. zdroje finan.
0 tis. Kč
Základní informace
Uznané náklady
7 762 tis. Kč
Statní podpora
7 090 tis. Kč
91%
Poskytovatel
Grantová agentura České republiky
CEP
JI - Kompositní materiály
Doba řešení
01. 01. 2017 - 31. 12. 2019