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Le parallélisme massif, facteur clé de l’innovation en simulation numérique pour les industriels

Publi-Rédactionnel Pour améliorer encore la précision de ses simulations, et notamment la rupture des matériaux, PSA Peugeot Citroën a collaboré avec Altair et l’Ecole Polytechnique, sur des calculs parallélisés sur 8192 cœurs.
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Augmentation des attentes vis-à-vis de la simulation numérique : plus rapide, plus précise, plus complète

La simulation numérique est d’ores et déjà un outil essentiel de développement pour les constructeurs automobiles, en permettant de tester très en amont des variantes de conception. Mais les défis sont encore nombreux, notamment pour concilier précision et rapidité. Ainsi, la réglementation impose des niveaux d’émissions de CO2 de plus en plus bas à l’industrie automobile, obligeant les fabricants à réduire la masse de leur véhicule, notamment au moyen de nouveaux matériaux plus résistants et plus légers. PSA Peugeot Citroën, étant le leader des constructeurs européens avec la plus faible émission de CO², y est particulièrement attentif. Mais l’introduction de ces nouveaux matériaux dans les processus de conception impose de faire évoluer les outils numériques pour mieux appréhender leur comportement, surtout dans les sollicitations extrêmes comme le choc ou la rupture.

 

Travaux communs entre recherche et industrie françaises sur le HPC

Des travaux de recherche conduits par un consortium incluant notamment l’Ecole Polytechnique, le MIT et PSA Peugeot Citroën, ont permis de développer un nouveau modèle mathématique de rupture des matériaux. Ces travaux nécessitent de modéliser beaucoup plus finement la géométrie des pièces à simuler, jusqu’à des éléments de 75 microns ! Cela conduit donc à des modèles de simulation de très grandes tailles, de l’ordre de 15 millions d’éléments, avec des pas de temps de calcul très faibles, même pour un « simple » sous-composant comme le renfort de pied milieu d’une caisse automobile.

Ces modèles ne peuvent pas tourner sur des calculateurs classiques, car ils nécessitent trop de mémoire et de temps de calculs. Il faudrait sans doute plus d’un an à une station de travail sur-vitaminée avec des dizaines de processeurs ! Les partenaires ont donc travaillé pour améliorer l’ensemble des outils de la chaine numérique. Cette étude a été réalisée sur le supercalculateur Curie de GENCI, fabriqué par Bull et hébergé au Très Grand Centre de Calcul du CEA, dans le cadre d’un appel à projet européen PRACE. Les partenaires remercient PRACE de leur avoir accordé l’accès aux ressources de ce supercalculateur.

Les ingénieurs d’Altair, qui développe le logiciel RADIOSS de simulation de choc, qu’utilise PSA Peugeot Citroën, ont alors travaillé sur de nombreux éléments du logiciel RADIOSS pour tirer profit de ce supercalculateur. Citons par exemple le traitement et les structures de données, ainsi que les techniques de parallélisations dites hybrides basées sur l’utilisation conjointe de MPI (Message Passing Interface) et OpenMP.

Un bond en avant pour les applications industrielles

Les ingénieurs de PSA Peugeot Citroën ont été très satisfaits des résultats de l’étude, qui démontre la capacité à porter des modèles industriels sur des architectures massivement parallèles. Les calculs ont montré une très bonne scalabilité du logiciel RADIOSS, et donc une diminution importante de la durée du calcul, jusqu’à 8192 cœurs.

Ainsi sur 2048 cœurs, le calcul nécessite 60 heures, ce qui se rapproche de ce qui est admissible en temps de restitution industriel.
Mais les travaux continuent pour étendre l’étude à un modèle de véhicule complet, pas seulement un sous-composant, qui intègrera plusieurs modèles très raffinés. Ceci permettra de franchir un nouveau palier dans la précision et la rapidité des simulations complexes.

« Ce type de projet nécessite la puissance d’un supercalculateur et une performance logicielle d’une ampleur sans précédent. Grâce aux équipes d’Altair, de l’Ecole Polytechnique, de Curie et de BULL, nous sommes confiants dans les capacités de RADIOSS pour gérer ces très gros modèles. Nous visons maintenant à étendre la portée du projet à la simulation d’un modèle complet de véhicule intégrant des modèles très fins comme celui-ci. »
Laurent Caplain, spécialiste simulation de crash, PSA Peugeot Citroën

 

Le cloud pour rendre l’innovation par la simulation accessible à tous

Ce projet permet de faire progresser l’ensemble des acteurs de la simulation numérique sur l’utilisation de la formidable puissance des supercalculateurs. Mais ces solutions, et les défis associés, ne sont pas réservés aux grands industriels ou grands organismes de recherche. La simulation numérique est un formidable levier d’innovation pour toutes les organisations, grandes ou petites, car elle permet de tester très tôt un très grand nombre d’hypothèses de conception, pour aboutir rapidement à un produit performant. Innovation rapide et agile, c’est l’une des clés du réveil industriel français que beaucoup appellent de leurs vœux.

Altair travaille à rendre la simulation numérique et le HPC disponibles pour tous les industriels, petits et grands, en développant une série d’outils logiciels permettant de maitriser le HPC (gestion des données, planification des calculs, visualisation, analyse…). Car le cloud sous toutes ses formes (serveur hébergé, public, privé, à la demande, réservé…) prend indéniablement de l’ampleur et répond au besoin de flexibilité des utilisateurs. Altair innove également sur les business models, en proposant des accès illimités, non seulement à de la puissance de calculs, mais également aux logiciels d’applications (HyperWorks Unlimited), dont on sait qu’ils représentent d’ores et déjà la part la plus importante du coût d’une simulation.

Inventer des produits innovants grâce à la simulation numérique dopée au calcul intensif, c’est tout le mal que l’on souhaite à nos industriels, PME et grands groupes !

Pour en savoir plus : www.altair.com/cloud

 
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