W wielu procesach rozwoju produktu nie ma miejsca na symulację ze względu na czas oczekiwania na wyniki. Możemy mieć najdokładniejsze wyniki na świecie, najładniejsze kolory w postprocessingu – ale jeżeli czas obliczeń stanowi przeszkodę, to często dane symulacje w ogóle nie są wykonywane.

Przełomem w tym zakresie jest akceleracja GPU w Ansys Mechanical, dostępna od wersji 2026 R1. Funkcja ta pozwala na radykalne skrócenie czasu obliczeń poprzez wykorzystanie mocy kart graficznych. Co więcej, program umożliwia teraz efektywne połączenie zasobów CPU i GPU. Postanowiliśmy zweryfikować, jak Ansys Mechanical i akceleracja GPU wypadają w praktycznych testach wydajnościowych – wyniki pokazują, że zdecydowanie warto z tej opcji korzystać!

Jak działa akceleracja GPU w Ansys Mechanical?

CPU jest zaprojektowany tak, by realizować duże, złożone instrukcje, po kolei. Tymczasem GPU jest stworzone do realizacji dużej ilości prostych instrukcji równocześnie. Częścią procesu rozwiązywania dużych układów równań jest tzw. faktoryzacja macierzy. Jest to podział jednego dużego układu równań na kilka mniejszych, co pozwala zwiększyć stabilność rozwiązania, zmniejsza zasobożerność analizy i poprawia dokładność wyników. Ansys znalazł sposób, by tę część procesu przerzucić na GPU.

Ansys Mechanical nadal pracuje na CPU – nie został napisany nowy solver pod GPU. Akcelerację GPU można wykorzystać zarówno w opcji shared-memory parallel (SMP), jak i w distributed-memory parallel (DMP). Kartę GPU można stosować dla solvera: Sparse, Itterative i Mixed. Jeśli mamy więcej kart GPU, można ich użyć w opcji SMP tylko w solverze itterative, natomiast w DMP można stosować dla każdego solvera. Wybór optymalnego solvera jest kluczowy dla uzyskania oczekiwanego efektu.

Do przyspieszenia obliczeń solvera można używać tylko kart GPU wysokiej klasy. Zalecane karty zostały przedstawione poniżej.

Tabela z listą kart GPU wpierających przyspieszanie obliczeń w Ansys Mechanical.

Tabela 1. Lista kart GPU wspierane przez Ansys

Wyniki testów

Do testów wykorzystaliśmy model Klienta, firmy TB Hydro Sp. z o.o. Nadawał się doskonale, bo był dość duży: 6 250 000 węzłów, 4 500 000 elementów, 18 750 000 stopni swobody. Do testów użyliśmy karty GPU NVIDIA RTX 6000 Ada. Była to analiza nieliniowa, testowana na opcji „distributed-memory parallel (DMP)” i „Solver Type – itterative”, na procesorze Intel Xeon w9- 3495X. Testy przeprowadzono na wersji Ansys Mechanical 2026 R1.

Zanim przejdziemy do szczegółów oto wyniki.

Tabela 2. Wyniki czasów analiz

Liczba i rodzaj procesora	Czas analizy [s]	Czas analizy [h]	Przyspieszenie
4 CPU	44203	12h 16min	1
4 CPU & 1 GPU	27974	7h 46min	1.6
12 CPU	26011	7h 13min	1.7
11 CPU & 1 GPU	10835	3h 00min	4.1

Rys. 2. Wyniki przeprowadzonych testów

Z powyższych danych wynika, że karta GPU w przypadku zastosowania 4 rdzeni CPU (domyślne ustawienie) przyspiesza obliczenia o ok 1.6 razy, czyli czas jest porównywalny jak dla analizy działającej na 12 rdzeniach CPU. Natomiast można przyspieszyć analizę nawet 4– krotnie w przypadku zastosowania 11 rdzeni CPU i karty GPU.

Jak włączyć analizę mechaniczną na karcie GPU?

Kartę GPU w Ansys Mechanical włącza się na zakładce „Home/Solve, wybierając „Solve Process Settings” w prawym dolny rogu.

Następnie w pojawiającym się oknie wybieramy opcję Advance, w opcji „Use GPU accerelation” wybiera się kartę GPU zgodną z zaleceniami Ansys, np. NVIDIA. Klikamy OK i włączamy analizę.

Rys. 4. Włączanie karty GPU w Ansys 2026 R1

Po wykonaniu analizy zawsze istnieje możliwość sprawdzenia, czy analiza była włączona z GPU. W „Solution Information” ustawiamy się na „Solution Statistics” – w lewym dolnym rogu jest informacja o GPU.

Ważną dodatkową opcją w „Solution Statistics”  jest również komentarz w „Factors Affecting Performance”, mówiący o przyspieszeniu analizy za pomocą HPC lub też GPU.

Jednakże warto sprawdzać, jeszcze przed uruchomieniem analizy, czy nasza karta GPU przyspieszy analizę. W zakładce „Home/Solve/Resource Prediction” od wersji 2026 R1 pojawia się rekomendacja o użyciu GPU do przyspieszenia obliczeń.

Kolory zielony/niebieski – wskazuje, że nasza karta GPU jest zgodna z zaleceniami Ansys i  model nadaje się do akceleracji GPU, co przekłada się na krótsze czasy rozwiązywania. Kolory pomarańczowy/czerwony – wskazuje natomiast, że nasza karta GPU jest niezgodna z zaleceniami Ansys i może nie przyspieszyć obliczeń.

Brak komunikatu wskazuje, że karta GPU nie przyspieszy obliczeń, model nie nadaje się do akceleracji GPU.

Podsumowanie i informacja o potrzebnych licencjach HPC

Akceleracja GPU w Ansys Mechanical znacznie poprawia wydajności procesu symulacji. Przyspieszenie zależy od rodzaju analizy, solvera, rozmiaru modelu i konfiguracji sprzętowej. Większe modele 3D i elementy wyższego rzędu zazwyczaj powodują przeniesienie większej liczby obliczeń na GPU, co przekłada się na większy wzrost wydajności. Warto sprawdzać w „Resource prediction”, czy dla naszego połączenia analiza i karta GPU zwiększy się wydajność obliczeń. Warto również sprawdzić w „Solution Statistics”, czy istnieje informacja o GPU, która da nam jasny sygnał, że zalecana karta GPU przez Ansys’a może nam dać realne przyspieszenie obliczeń.

Wykorzystanie karty GPU wymaga licencji HPC. Poniżej skrótowa informacja o zapotrzebowaniu na licencje HPC w zależności od konfiguracji:

• 4 rdzenie: brak konieczności stosowania dodatkowych licencji HPC
• 4 rdzenie + karta GPU: 1x HPC
• 12 rdzeni: 8 HPC lub 1x HPC Pack
• 11 rdzeni + karta GPU: 8x HPC lub 1x HPC Pack

Dla wszystkich Klientów MESco oferuje wsparcie merytoryczne przy testach oraz darmowe licencje okresowe HPC do weryfikacji, czy i jakie przyspieszenie jest możliwe. Jeżeli istnieje biznesowe uzasadnienie możemy również wykonać benchmark na naszych stacjach roboczych.

Autor: Marek Zaremba, mzaremba@mesco.com.pl