{"id":167834,"date":"2019-03-20T08:55:12","date_gmt":"2019-03-20T07:55:12","guid":{"rendered":"https:\/\/innovationorigins.com\/?p=167834"},"modified":"2019-03-20T08:55:12","modified_gmt":"2019-03-20T07:55:12","slug":"finite-elemente-software-ngsolve-loest-komplexe-simulationsaufgaben","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/ioplus.nl\/archive\/de\/finite-elemente-software-ngsolve-loest-komplexe-simulationsaufgaben\/","title":{"rendered":"Finite Elemente-Software NGSolve l\u00f6st komplexe Simulationsaufgaben"},"content":{"rendered":"<p>An der <em>TU Wien<\/em> entstand eine <em>Finite Elemente-Software<\/em>, die pr\u00e4zise und schnelle Berechnungen erm\u00f6glicht &#8211; auch in schwierigen Simulationsaufgaben. Der Download von NGSolve ist gratis und die Forscher stellen ihr Know-how Firmen zur Verf\u00fcgung, die an L\u00f6sungen f\u00fcr konkrete Aufgabenstellungen arbeiten.<\/p>\n<p>Die Methode der finiten Elemente ist ein numerisches Verfahren, das bei unterschiedlichen physikalischen Aufgabenstellungen angewendet wird \u2013 wie etwa bei der Untersuchung von Festigkeit und Verformung von geometrisch komplexen K\u00f6rpern. Beispiele f\u00fcr deren Anwendung sind das Simulieren von Crashtests bei Autos oder das Str\u00f6mungsverhalten von Gas in einer kompliziert geformten R\u00f6hre.<\/p>\n<p>Bei der <em>Finite Elemente-Methode<\/em> werden zu untersuchende K\u00f6rper in kleine Einzelelemente zerlegt, um am Computer berechnet werden zu k\u00f6nnen \u2013 \u00e4hnlich den Pixeln bei der Computerdarstellung von Fotos. Die K\u00f6rper werden in einem passend geformten Gitternetz modelliert, so dass sich deren Verhalten mit Differentialgleichungen beschreiben \u2013 und am Computer effizient l\u00f6sen l\u00e4sst. Will man den vollen Nutzen aus der Methode ziehen, sind die Anspr\u00fcche an die Software allerdings hoch.<\/p>\n<h3>NGSolve<\/h3>\n<p>Am <a href=\"https:\/\/www.asc.tuwien.ac.at\/aktuelles\/\"><em>Institut f\u00fcr Analysis and Scientific Computing<\/em><\/a> der <em>TU Wien<\/em> m\u00f6chte man diesen Anspr\u00fcchen gerecht werden. Das Team um <em>Professor <a href=\"https:\/\/www.asc.tuwien.ac.at\/~schoeberl\/wiki\/index.php\/Joachim_Sch%C3%B6berl\">Joachim Sch\u00f6berl<\/a><\/em> verfolgt mit seinem Programmpaket <a href=\"https:\/\/ngsolve.org\/\"><em>NGSolve <\/em><\/a>das Ziel einer schnellen, pr\u00e4zisen und permanent aktuellen Software, die auch schwierige Simulationsaufgaben l\u00f6st. Die wesentlichen Kriterien benennt man folgend:<\/p>\n<ul>\n<li>stets aktualisierte Algorithmen gem\u00e4\u00df dem Stand der mathematischen Forschung;<\/li>\n<li>optimiert f\u00fcr exzellente Parallelisierbarkeit;<\/li>\n<li>einsetzbar f\u00fcr die L\u00f6sung physikalisch komplizierter Multiskalen-Problemen;<\/li>\n<\/ul>\n<h3><\/h3>\n<h3>Algorithmen<\/h3>\n<p>\u201eIm Bereich von Algorithmen wird viel geforscht, uns ist es wichtig, eine Software zur Verf\u00fcgung zu stellen, die den allerneuesten Stand der Wissenschaft effizient f\u00fcr Anwender einsetzt\u201c, erkl\u00e4rt <em>Sch\u00f6berl<\/em>. Dadurch werden die Ergebnisse genauer und die Berechnungen deutlich schneller. Der Faktor Geschwindigkeit ist besonders f\u00fcr schwierige Simulationsaufgaben entscheidend, deren Berechnungen durch den zeitlichen Aufwand limitiert sind.<\/p>\n<h3>Parallelisierbarkeit<\/h3>\n<p>Jeder Standard-PC arbeitet heute mit mehreren Prozessoren gleichzeitig, bei wissenschaftlichen Gro\u00dfcomputern werden oft tausende Prozessorkerne genutzt. Das funktioniert aber nur dann gut, wenn die Software perfekt darauf ausgelegt ist, die Rechenaufgaben in Portionen zu zerlegen, die auf viele Prozessoren verteilt und dann gleichzeitig gel\u00f6st werden k\u00f6nnen.<\/p>\n<h3>Multiskalenprobleme<\/h3>\n<p>Besonders schwierig zeigt sich die L\u00f6sung von Multiskalenproblemen, bei denen es um die Erfassung verschiedener Effekte auf unterschiedlichen Gr\u00f6\u00dfenskalen geht. <em>Sch\u00f6berl<\/em> erkl\u00e4rt den Effekt anhand der Simulation eines Transformatorblechs, einem weichmagnetischen Werkstoff f\u00fcr Magnetkerne: \u201eElektromagnetische Effekte, die etwa Wirbelstr\u00f6me verursachen, treten auf einer Skala im Millimeterbereich auf. Sie h\u00e4ngen aber mit mechanischen Vibrationen zusammen, die das ganze Objekt auf einer Skala von mehreren Metern betreffen\u201c.<\/p>\n<h3>Gratis<\/h3>\n<p>NGSolve l\u00e4uft auf allen g\u00e4ngigen Plattformen (Windows, MacOSX, Linux) und verf\u00fcgt \u00fcber eine grafische Benutzeroberfl\u00e4che, die mit Hilfe der Scriptsprache <em>Python<\/em> sehr einfach in bestehende Simulationspakete integriert werden kann. Die Software steht gratis zum Download bereit. Den Link finden Sie <a href=\"https:\/\/ngsolve.org\/\">hier<\/a><\/p>\n<p>Die Forscher suchen den Kontakt zu interessierten Unternehmen und werden das Programmpaket auf der <a href=\"https:\/\/www.hannovermesse.de\/?gclid=CjwKCAjwycfkBRAFEiwAnLX5IdSjjuaKK0iaepojmVXF4IJRiMv5DqutXjZRC3SVy128WnTD_5bXPhoC1XQQAvD_BwE\"><em>Hannover Messe<\/em><\/a> pr\u00e4sentieren, die vom ersten bis f\u00fcnften April stattfindet. Sie wollen ihr Know-how f\u00fcr die Entwicklung von L\u00f6sungen f\u00fcr konkrete Aufgabenstellungen und die optimale Einbindung von <em>NGSolve<\/em> in bestehende Workflows zur Verf\u00fcgung stellen.<\/p>\n<p>&nbsp;<\/p>\n<h3>Auch interessant:<\/h3>\n<p><a href=\"https:\/\/innovationorigins.com\/de\/software-fehler-mit-algorithmen-erkennen\/\">Software-Fehler mit Algorithmen erkennen<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"<p>An der TU Wien entstand eine Finite Elemente-Software, die pr\u00e4zise und schnelle Berechnungen erm\u00f6glicht &#8211; auch in schwierigen Simulationsaufgaben. Der Download von NGSolve ist gratis und die Forscher stellen ihr Know-how Firmen zur Verf\u00fcgung, die an L\u00f6sungen f\u00fcr konkrete Aufgabenstellungen arbeiten. 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