加速 CATIA 工作流：NVIDIA RTX™ GPU 选型指南

近期评测组测试了 NVIDIA RTX™ GPU 在CAD软件中的应用性能表现，尤其针对 CATIA 这款CAD软件产品，考察不同复杂度模型在载入、渲染、装配以及仿真操作中的应用性能，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。

基础测试--SPECviewPerf 2020

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 CATIA 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catia-06视图集。

catia-06视图集：catia-06视图集是根据达索系统的 Caita V5 和 3DEXPERIENCE CATIA 应用程序生成的图形工作负载轨迹创建的，包括着色模式、带边着色、环境光遮挡、着色器和环境贴图，有8个不同的测试，模型大小从510万到2100万个顶点不等。

CATIA 主要面向高端市场，提供完整的产品全生命周期管理（PLM）解决方案，适用复杂的三维模型应用需求，除了设计、制造和仿真，还支持数字样机流程和产品开发，以及复杂的几何建模和分析功能。

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。

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。

CATIA 应用场景更多的如飞机、发动机、曲轴等，除了设计需求更复杂，还会更多地涉及几何建模和仿真。针对 CATIA 测试，评测组选择的模型大部分都具有显著的曲面特征，如重卡后桥、驾驶室底盘系统、后保险杠总成等，这些模型包含许多复杂的曲面、公式和规则，零部件之间的结构和装配关系更为复杂，CATIA 模型看似零部件数量不多，但对工作站和显卡性能的消耗会很大。

NVIDIA RTX™ 4000 Ada 在 CATIA 中应用测试

NVIDIA RTX™ 5000 Ada 在 CATIA 中应用测试

同一模型 两张卡测试对比表

针对 CATIA 应用，评测组选择了 NVIDIA RTX™ 4000 Ada 和 NVIDIA RTX™ 5000 Ada 两款中高端显卡，原因除了前面提到的 CATIA 更适合复杂的曲面设计之外，还在于 CATIA V5 开始全面支持从设计到制造的无缝过渡，通过CAD/CAM 集成功能，让用户直接将设计数据用于数控加工等制造过程，如 3DEXPERIENCE CATIA 通过支持 MBD，推动企业使用3D模型作为主数据，最终演进发展成为基于模型的企业 (MBE)，这些需求的转变，使得 CATIA 应用门槛越来越高，对硬件的性能，尤其是显卡的性能要求也越来越高。

应用测试小结

仿真分析测试

CATIA 有限元分析模块功能非常强大，可以用于结构强度分析、热传导分析、流体力学分析等，工程师可以更加准确地预测和评估产品在不同工况下的性能，提高设计的可靠性和效率。针对 CATIA 仿真测试，评测组对连杆进行三维建模，并运用当中的装配和数字化装配模块进行装配和运动模拟，分析了曲柄连杆机构的实际工况，获得了连杆机构工作负载，整个过程也相当的顺利。

连杆有限元

连杆有限元云图

一般来说，进行有限元分析需要完成三个重要过程。一是为模型划分网格；二是定义材料属性和边界条件，这里涉及各种材料的物理属性和参数，如弹性模量、密度、热传导系数等，同时定义边界条件，如约束和加载条件；三是求解和后处理，根据模型的几何形状、材料属性和边界条件计算出模型的应力、变形、温度分布等结果。然后可以使用后处理工具进行结果的可视化和分析。

到这里，企业才能根据分析结果，评估模型的性能和可靠性，并进行优化设计，以改进产品的性能和质量。因此，有限元分析过程就是一个基于各种物理属性和边界约束条件下进行计算的过程，考察的是硬件平台的整体性能，不仅考察着GPU的计算性能，对内存和CPU也形成考验。内存的大小决定了可以处理模型的大小和复杂程度，而 GPU和 CPU 性能决定了计算要花多长时间。

测试结果