Главная / Успешные проекты / Высокопроизводительный программный комплекс моделирования механических свойств полимерных нанокомпозитов


Высокопроизводительный программный комплекс моделирования механических свойств полимерных нанокомпозитов

Высокопроизводительный программный комплекс моделирования механических свойств полимерных нанокомпозитов RU.СНАБ.80066-17 разработан в ходе реализации проекта «Многоуровневое моделирование процессов деформирования и разрушения полимерных нанокомпозитов, содержащих асимметричные включения, на суперкомпьютерах», выполняемого в рамках федеральной целевой программы «Исследования и разработки по приоритетным направлениям развития научно-технологического комплекса России на 2007–2013 годы».

Целью создания комплекса является экспериментальное изучение разработанных методов и алгоритмов суперкомпьютерного моделирования процессов деформации и разрушения полимерных нанокомпозитных материалов, содержащих асимметричные включения. Специфика решаемой задачи состоит в микроскопическом характере взаимодействий и процессов, определяющих макроскопические характеристики материалов.

Программный комплекс представляет собой набор композитных приложений, который обеспечивает моделирование деформационно-прочностных свойств нанокомпозитов на основе аморфных полимеров и включений различной природы, включая решение следующих задач:

1) построение молекулярной структуры образцов полимерного нанокомпозитного материала по заданным параметрам полимерной матрицы и молекулярной структуре нановключений;

2) вычисление молекулярно-механических потенциалов взаимодействия для укрупненных атомов по заданному набору молекулярных конформаций на основе методов квантовой химии;

3) моделирование молекулярной динамики полимерного нанокомпозита в приближении укрупненных атомов и вычисление пространственно-временных корреляционных функций для величин локального сдвига и массовой скорости;

4) моделирование микромеханических свойств полимерного нанокомпозита в вязко-упругом и упругом приближении для полимерной среды и нановключений соотвественно;

5) многоуровневое моделирование механических свойств полимерного нанокомпозита на основе данных о его молекулярном строении.

ЭО ПК функционирует в среде облачных вычислений CLAVIRE, которая обеспечивает выполнение следующих технологических функций:

1) поддержка взаимодействия с пользователем (подготовка и ввод данных, а также просмотр результатов посредством web-интерфейса);

2) визуализация результатов расчетов использованием серверных механизмов визуализации (с доступом через web-интерфейс);

3) организация хранения пользовательских данных и результатов расчетов в удаленном хранилище;

4) автоматическое распараллеливание по данным и балансировка вычислительной нагрузки в распределенной среде.

Основные конструктивные и технико-эксплуатационные показатели высокопроизводительного программного комплекса: возможность проведения молекулярно-динамических расчетов на системах до 1000000 атомов и моделирования микромеханических полей на мезоуровне с количеством трехмерных конечных элементов до 10000000, масштабируемость вычислений на суперкомпьютерах производительностью порядка 100 ТФлопс, использование высокопроизводительных вычислительных комплексов с поддержкой технологий MPI, OpenMP, CUDA (под управлением CLAVIRE).

Высокопроизводительный программный комплекс может применяться в целях информационной поддержки процессов создания новых композитных материалов на основе полимеров, предоставляться в форме облачного сервиса по моделям SaaS и AaaS.