加速 Solidworks 工作流：NVIDIA RTX™ GPU 选型指南

近期我们评测组测试了 NVIDIA RTX™ A400、NVIDIA RTX™ A1000、NVIDIA RTX™ 2000 Ada、NVIDIA RTX™ 4000 Ada 四款显卡在 Solidworks 软件中的应用性能，通过应用效果对比分析，为制造企业的 GPU 选型提供专业数据支撑和选型依据。

测试环境

Dell Precision 3680 搭配一颗英特尔酷睿 i7-14700 处理器、32GB DDR5内存以及1TB高速固态硬盘，操作系统为Windows 11家庭中文版，属于入门级工作站中配置较高的产品。

显卡规格本次用于测试的显卡共计4款，包括面向入门级专业应用设计的 NVIDIA RTX™ A400 和 NVIDIA RTX™ A1000，面向复杂专业应用设计的中端显卡 NVIDIA RTX™ 2000 Ada 和 NVIDIA RTX™ 4000 Ada。

显卡实拍图

具体测试

基础测试软件：SPECviewPerf 2020SolidWorks 

主要适用于机械工程和制造业，设计机器零件、装配体和制造流程，总体来说处理的模型不是非常复杂。

基础测试软件为 SPECviewPerf 2020，一款针对专业级 OpenGL 图形显示卡效能的专业测试分析软件，它主要用于评估硬件在3D渲染和建模等复杂图形应用中的性能。SPECviewPerf 测试包含了8个关键场景，其中有Solidworks 的测试片段，从510万到2100万顶点的大型模型中能测出显卡在模型渲染、抗锯齿、阴影遮蔽等中的性能，具有很高的代表性。此次测试用例为sw-07视图集。

sw-07视图集：solidworks-07视图集是根据达索系统的solidworks 2020应用程序的痕迹创建的，视图集包含了10个测试片段，包括着色模式、带边着色、环境光遮挡、着色器和环境贴图，使用的模型的大小范围为210万到2100万个顶点。

SPECViewperf 测试结果以 fps（帧率）的形式体现，帧率越高，说明工作站及显卡的三维建模过程中越流畅，相应的处理速度也就更快。

普遍认为，人眼能分辨的最低帧率是每秒24帧。当帧率达到24帧/秒时，人眼就会感觉画面舒适流畅，不会有明显的顿挫感和闪烁感，基本可以满足相应的场景使用。测试结果共计有6条数据低于24FPS（如上图橙色数据），均出现在中低端显卡，说明这些显卡并不适用相应的测试场景。

需要强调的是，SPECviewperf 软件为了使 CPU 尽量少地影响到显卡本身性能的发挥，对硬件性能瓶颈进行过处理。因此，这个评测数据能很大程度反映显卡之间的性能差距。

应用测试

在 Solidworks 应用测试过程中，评测组一共使用了7个大模型，根据模型文件大小依次为：越野车（83M）、大型自动上下料装贴标搬运码垛生产线（191M）、播种机（217M）、三合一瓦片电容产线（386M）、刹车线生产机（536M）、矿用卡车（1.57G）、铝模板焊接系统总成（2.65G）。

通常来说，模型文件大小并不能说明模型结构就复杂。对三维模型而言，评估复杂度的指标很多，如零部件数量以及零组件之间装配关系等。上表除列出了模型的文件大小，还列出了模型的子装配体数量、装配体深度以及总零部件数，根据这些数据能大致判断出不同模型的复杂度。评测组基于对不同模型复杂度的判断，结合显卡性能进行了模型匹配，下列图表是评测组为显卡在不同 Solidworks 模型下的应用性能结果。

NVIDIA RTX™ A400 在 Solidworks 中应用测试

NVIDIA RTX™ A1000 在 Solidworks 中应用测试

NVIDIA RTX™ 2000 Ada 在 Solidworks 中应用测试

NVIDIA RTX™ 4000 Ada 在 Solidworks 中应用测试

评测组通过载入、编辑、线框模式、干涉检查、渲染、装配等操作，对模型进行移动变化操作，明显地感受到不同显卡展现出来的不同应用性能，尤其是入门级显卡，在操作稍复杂模型时明显地感受到应用性能的不足。

根据对计算过程的理解，CAD模型文件的打开过程从硬盘读取开始，在软件中打开三维模型，CPU 会优先将模型文件数据从硬盘调入内存中，模型文件读取到内存后进入人机交互的过程，在整个交互设计过程中 CPU 承担的主要是关联运算，而模型的三维图像生成、渲染则主要由 GPU 完成，所以模型零部件越多、特征参数复杂度越高，瞬间需要处理的数据就越多，对 GPU 的算力需求就越高，同时也需要配备更高性能的 CPU 和更大的内存。

应用测试小结

总体来说，NVIDIA RTX™ A400 和 NVIDIA RTX™ A1000 能很好地支撑中小型模型，这些模型零部件从几百到上千，且零组件之间关系相对简单。

对于零部件数量更多，如几千到几万的大模型，零组件之间关系复杂，企业在预算允许的条件下，可考虑性能更强劲的 NVIDIA RTX™ 2000 Ada 和 NVIDIA RTX™ 4000 Ada 显卡。

当然，在选配显卡的过程中企业也需要充分考虑其它硬件搭配，尽量在专业人士指导下进行工作站与显卡的配件采购工作，切莫出现性能瓶颈，而导致显卡能力无法充分发挥。

仿真分析测试

为全面地模拟制造企业实际研发设计中可能遇到的工作场景，评测组决定进行有限元分析应用测试，使用 NVIDIA RTX™ 4000 Ada 进行 Solidworks 的仿真应用测试。

Solidworks 除了支撑日常的CAD模型设计，还支撑对零部件的有限元分析，可以对一些零部件进行应力、频率、扭曲、热和优化等一系列仿真分析工作。评测组使用 Solidworks 仿真功能，在 Solidworks 中模拟机械手爪开合实现对下方小球的抓取过程，对抓取过程进行 motion 仿真得到仿真曲线，并对手爪整体及关键零件进行有限元分析，得到应力及变形云图，包含整体有限元仿真，得出应力和变形云图。

夹爪整体应变云图（左）  关键零件变形云图（右）

测试结果

在整个 Solidworks 仿真分析测试过程，从网格划分到静力学分析，以上测试的显卡的整体表现都相当出色，完全能够胜任一般的设计验证与仿真分析工作，性能表现极佳。

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