仿真工程师谈到了行业挑战和AMD最新计算处理器加速结构模拟。

我们最近采访了达索系统公司Abaqus统一有限元分析的R&D产品经理，了解更多有关行业挑战和利用AMD最新计算处理器加速结构模拟的信息。以下是一些相关的问题及解答。

问：需要仿真的行业挑战有哪些？SIMULIA的Abaqus/Explicit如何帮助解决这些挑战？

各个领域的公司都面临着多方面的挑战。经济因素推动着降低成本和提高效率的努力，同时不断转变的消费模式、政府法规和技术进步给快速将新产品推向市场带来了压力。

无论是设计具有驾驶辅助和自主功能的电动汽车，性能更好、寿命更长的轮胎，还是具有独特可折叠显示屏的小型智能移动设备，大大小小的公司都在使用SIMULIA为结构、流体、声学、多体运动、电磁学以及设计探索和优化提供了广泛的模拟应用。因此，公司能够快速评估产品性能，减少开发时间和成本。

Abaqus/Explicit 有限元求解器是推动这些进步的产品之一。它擅长解决高度非线性问题——既包括汽车碰撞或消费电子产品跌落测试等短期瞬态动态事件，也包括金属成型和材料损坏等准静态事件，这些事件对隐式求解器来说具有挑战性，但对快速开发制造工艺或评估设计安全性极其有用。Abaqus/Explicit还包括专门的求解技术，如耦合欧拉-拉格朗日(CEL)分析，以模拟轮胎打滑或弹道冲击等问题；平滑粒子流体动力学(SPH)模拟晃动或气囊膨胀等问题；以及任意拉格朗日-欧拉(ALE)分析的自适应重新网格化，以模拟具有极端变形的成形过程。

用Abaqus/Explicit模拟轮胎在水中运行，以及水进入螺纹时轮胎与轮胎的接触。这种类型的模拟有助于改进轮胎胎面设计，以减少打滑。

问：为什么AMD的计算处理器对显式FEA用户很重要？

当我想到我们希望如何提升用户对Abaqus/Explicit的体验时，我想到了三个方面更大，更好，和更快的。我希望未来的用户能够运行比今天更大的模型，比今天更逼真地模拟更复杂的问题，并在比今天更短的时间内得到答案。这较好的这个三位一体的一部分依赖于我们在SIMULIA研发部门的工作更大的和更快的部分依赖于计算能力的进步，AMD在这方面提供了最新的EPYC处理器和3D V-Cache。

更大的这意味着凭借AMD最新EPYC CPU的高内核数量和更大的可寻址内存池，您可以在单个系统上运行过去需要大型计算集群或超级计算系统才能解决的问题。如果您可以在大型集群或云计算解决方案中使用数千个相同的AMD EPYC CPU内核，您就可以在具有超过1亿个元素的新问题类别上获得性能提升?？梢运凳侨壳凶钪匾囊徊俊斓抹C意味着通过利用更多内核和改进的处理器架构，您可以在更短的时间内运行仿真。这使您能够利用SIMULIA过程自动化和设计探索应用程序来加快您的设计进度或模拟更多的设计迭代，以实现更加全面优化的解决方案。

问：具体来说，Abaqus/Explicit如何利用新的AMD处理器？

SIMULIA的Abaqus R&D团队与AMD团队合作，验证Abaqus/Explicit与AMD最新处理器的兼容性，评估我们的Abaqus基准模型的性能增益，并确保我们的代码尽可能充分利用新的处理器开发，如增加的高速缓存大小、内核互连和布局以及内存带宽。AMD最近的性能简报强调了我们的SIMULIA e13(汽车碰撞)和e14(跌落测试)Abaqus/Explicit基准测试(DS上提供的型号)的综合性能提升知识库)使用他们最新的采用3D V-Cache技术的EPYC处理器证明了这些合作和处理器进步的好处。

特别是，Abaqus/Explicit的性能往往强烈依赖于内存带宽，这意味着它从最新AMD处理器提供的更大内存吞吐量以及3D V-Cache支持的大缓存大小中受益匪浅，这两者都有助于保持处理器内核的数据供应，以减少运行时间。

这AMD性能简介显示了采用AMD 3D V-Cache技术的AMD EPYC 9684X (96核)处理器的2P服务器，与采用AMD 3D V-Cache技术的上一代高内核数64核AMD EPYC 7773X处理器的2P服务器相比，性能提升了约2.13倍。此外，采用32核AMD EPYC 9384X处理器的2P服务器性能优于采用相同前代高核数64核AMD EPYC 7773X处理器的2P服务器，性能提升了约1.22倍。AMD 3D V-Cache技术提供的三级高速缓存是同代处理器的三倍。这款大型三级高速缓存能够持续向处理器提供数据，而无需访问CPU之外的主内存，从而有助于提高性能，从而加快获得结果的速度。

问：您如何确保Abaqus软件继续应对行业的最新挑战？

我们不断努力改进Abaqus/Explicit，以解决新的待解决问题。最近的一些例子是改进梁技术，用于对遭受地震的建筑物中的超弹性晶格或钢筋混凝土柱进行建模，在我们的力学和预处理例程中实现更大的并行性，提供接触质量缩放，以及改进我们的映射和导入技术，以实现瞬态多物理模拟。我们还与AMD等合作伙伴合作，寻找新的方法来优化Abaqus/Explicit性能，并提高跨多个处理器内核的可扩展性。我们的目标是确保Abaqus/Explicit在帮助客户快速解决常规和复杂的结构工程问题方面表现出色，使用更大、运行速度更快的模型，更快地将高质量的创新产品推向市场。

问：你最后对Abaqus软件的用户有什么建议？

我非常鼓励用户利用最新版本的Abaqus和高性能计算(HPC)处理器的改进来帮助加速您的模拟工作流程和整体产品开发过程。

我还建议花一些时间为您的模型和硬件试验不同的运行配置(CPU和线程参数的不同组合)。随着处理器的进步，处理器内核布局、高速缓存组织和内存连接变得越来越复杂，整体性能——即使是在单个计算节点上运行——也可能会对是否运行多个进程、多线程或多个多线程混合进程等选择非常敏感。在上一代处理器上表现最佳的技术可能无法在最新一代处理器上提供最佳性能。在基准测试上投入一点时间可以带来性能提高的红利。