惠普Z系列多核算力优势 加速Plaxis 3D应用性能表现
对于岩土工程师和相关研发人员来说，利用专业软件高效、稳定的完成数据处理任务是他们事半功倍的关键要素。Plaxis 3D是一款国际上广泛使用并受到业界高度认可的岩土有限元分析软件。它操作流程简明清晰，具备强大的建模、分析功能，能模拟复杂岩土结构和施工过程。
Plaxis 3D软件可以有效解决以下岩土分析问题：
1.由于岩土具有非线性、时间相关性及各向异性等特点，因此在岩土工程中需要利用高级本构模型来模拟。
2.土为多相材料，需要专业的程序来模拟其静水压力及非静水孔压特性。
3.在很多工程中除了要模拟土体本身的力学行为，还要模拟结构，以及土和结构之间的相互作用。
有了专业的分析软件还需要性能强大的高算力工作站，才能高效地对复杂的数据模型进行处理。下面，我们将分别使用惠普Z系列移动工作站和台式工作站应用Plaxis 3D软件中的几个常见模型处理任务进行对比测试，来查看两套平台下的软件实际性能表现。
硬件测试平台：
移动工作站：HP ZBook Fury
CPU: Intel® Core™ i7-8850H CPU @ 2.60GHz 2.59 GHz（12核）
内存 : 32.0 GB (31.8 GB可用)
系统：Windows 10 企业版
显卡：NVIDIA Quadro P2000 5.12G
台式工作站：HP Z8 G4
CPU：Intel® Xeon® Gold 6240 CPU @ 2.60GHz 2.59 GHz (2个处理器共72核)
内存：192 GB (192 GB 可用)
系统：Windows 10 专业版
显卡：NVIDIA Quadro RTX 8000 48G
软件测试模型：
1、复杂模型网格划分-测试
Plaxis 3D导入包含4230个三角形的地形三角网，并使用合并命令，将三角形合并为曲面。该过程耗时较长，随着三角形数量增多耗时更加漫长。
移动工作站模型及硬件资源消耗
此项测试中，计算机资源消耗有限，台式工作站和移动工作站CPU占用率均为25%左右，耗时完全相同，均为8分30秒左右。内存占用较高达到26GB。但由于移动工作站32GB内存满足需求，因为并未落后于台式工作站。
2、吸力筒加载并列分析
Plaxis 3D通过SACS导入的三个吸力筒基础进行8个加载工况的并列分析。Plaxis 3D为每一个计算阶段分配2个内核。并列运算只可以同时启动4个阶段进行并列运算。
移动工作站吸力筒并列计算
移动工作站参与工作内核最大值为8核，CPU使用率达到100%满载状态，完成8个加载工况耗时4328s。
台式工作站吸力筒并列计算
台式工作站拥有更多内核，可以同时启动全部8个加载工况，并且每个工况参与内核4核，共参与32核。多核心在并列运算中发挥了非常重要的作用，完成8个加载工况耗时585s。
3、土体-结构整体模型的静力与地震时程分析
Plaxis 3D建立上部结构-桩基基础结构-地层结构共同作用的三维数值模型，首先进行静力加载计算，然后进行地震时程分析。
移动工作站地震时程分析
网格数量4-9地震时程分析，移动工作站271s完成0.22s动力时间，由于动力分析相同动力时间计算耗时相当，所以可以推理出最终耗时，每一条地震波计算耗时：移动工作站需要12318s。
台式工作站地震时程分析
网格数量4-9地震时程分析，台式工作站32核参与计算，耗时272s可完成0.62s动力时间，由于动力分析相同动力时间计算耗时相当，所以可以推理出最终耗时。每一条地震波计算耗时：台式工作站需要4837s。台式工作站比移动工作站运行速度几乎快3倍。
4、复杂网格下固结分析
3D建立S形地下隧道进行建造固结分析，这项分析主要依赖多核CPU的处理能力。
移动工作站固结分析
移动工作站完成第一个Step耗时：225s，第二个Step耗时：380s，第三个Step耗时：620s，完成整个阶段耗时：1343s。
台式工作站固结分析
台式工作站完成第一个Step耗时：135s，第二个Step耗时：204s，第三个Step耗时：340s，完成整个阶段耗时：710s。在固结分析中，台式工作站相比移动工作站处理耗时节约了47%左右。
工作站输出固结分析结果
输出结果图形时，占用资源较小，GPU也仅仅需要7%左右。
本次针对Plaxis 3D日常使用中耗时大的专项问题进行了较全面的测试，主要测试结果与结论如下。
测试项 | 结论 |
合并三角网格的地形图 | 该过程根据三角形数量增多而增大耗时，建议三角网格数量控制在5000个以内。电脑性能对此没有过多帮助。建议内存32G。 |
多个荷载工况并列计算（风电吸力筒基础） | 内核增加可以显著减少总耗时，台式工作站节约86.5%的时间。建议根据荷载工况数量设置最大内核数。比如，N个工况，M个内核。则设置每个工况占用(M-4)/N个内核。 |
地震时程分析 | 多核并行运算，台式工作站运行速度是移动工作站3倍。将每一条地震波的计算时间从4个小时减少为1.5小时。通常每个项目3条地震波。总时长可从12小时减少到4小时。 |
固结分析 | 对于固结分析。台式工作站处理耗时可以节约47%左右。主要起作用是多核CPU的处理能力。输出结果图形时，占用资源较小，GPU也仅仅需要7%左右。 |
对于岩土工程师来说，如果使用Plaxis 3D处理耗时较多的计算分析时，建议采用单CPU多核心高性能处理器，计算内核数量对减少耗时帮助最大。对于内存，32G往往可以满足需求，除非百万级的单元网格，可能需要更多的内存。对于显卡来说，通过测试显示，一般独立显卡已经可以满足相应的需求。
综合来看，惠普Z系列工作站均可以很好地满足Plaxis 3D的主流应用，移动工作站灵活便携适合在不同场景下移动办公，台式工作站多核心多线程优势更加明显，算力强劲，应对更为复杂的任务时可以更高效地完成任务。
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