背景
作为HPC的关键应用场景，CAE仿真的计算效率直接受限于底层算力平台的性能。本文选取工业通用仿真软件 Abaqus，以其典型的增材制造瞬态热传导算例为载体，对比测评 SimForge™ 高性能仿真云平台 与其他仿真云平台在 Abaqus 热分析工况下的并行计算效率。
Abaqus 瞬态热传导求解适用于高度非线性的温度场演化问题 ，尤其擅长模拟激光定向能量沉积（LDED）、选择性激光熔化（SLM）等金属增材制造过程中的温度场演变，目前已广泛应用于航空航天、高端装备、先进制造等关键领域。该类求解在激光沉积阶段需采用极小的固定时间步长以保证计算收敛，同时伴随移动热源加载、单元生死激活、温度相关非线性材料属性等复杂设置，单步迭代成本高、整体计算量大，对计算平台的 CPU 性能、并行通信效率及存储 I/O 能力均有较高要求。
算例介绍
本算例基于 Abaqus/Standard 开展 定向能沉积（DED）构建的顺序耦合热机械分析。模型参照 Denlinger 等（2015）的公开实验数据搭建，聚焦定向能沉积（Directed Energy Deposition, DED）增材制造过程，模拟 Inconel 625 镍铬合金薄壁结构在悬臂基底上的逐层沉积与冷却全流程，开展顺序耦合的热机械仿真。
该仿真旨在精确捕捉沉积过程中的温度场演化、熔池特征、基底形变及残余应力分布。作为典型的非线性瞬态热力学问题 ，本算例可有效验证 SimForge™高性能仿真云平台在复杂 CAE 场景下的 Abaqus 并行求解效率，对航空航天、高端装备等领域的增材制造工艺优化具有重要参考价值。
算例分析：
1. 几何与结构参数
算例模型由夹具、基底、薄壁墙体三部分组成，具体尺寸严格遵循实验设计，细节如下：
- **薄壁墙体：**长101.6mm × 宽6.7mm × 高38.1mm，采用42层沉积，每层为三珠沉积序列（先中心珠、后两侧珠），层间沉积方向交替；
- **基底：**长152.4mm × 宽38.1mm × 高12.7mm，采用Inconel 625材质，夹紧区域长8.46mm；
- **夹具：**长38.1mm × 宽38.1mm × 高28.6mm，采用铝制材质，用于固定基底，限制其自由度。
2. 材料参数
模型核心材料为Inconel 625镍铬合金（基底+墙体），夹具为铝合金，关键参数如下：
1）Inconel 625（核心材料）
- **基础属性：**密度8.44×10⁻⁹吨/毫米³，泊松比0.366，固相温度1290°C，液相线温度1350°C，熔变潜热2.72×11mJ/吨；
- **温度相关属性：**见下图
2）铝合金（夹具）
- **采用恒定材料性质：**见下图
3. 沉积工艺参数
算例严格还原实验中的DED工艺参数，核心细节如下：
- **喷嘴传播速度：**10.6毫米/秒，单颗珠子沉积耗时9.58秒，每颗珠子沉积后冷却4.66秒；
- **层间停留时间：**设置3个案例（0秒、20秒、40秒），用于对比不同冷却间隔对变形和残余应力的影响；
- **激光参数：**功率2千瓦，零件表面激光束点径4毫米，穿透深度1.1毫米，能量吸收效率校准为40%；
- **沉积序列：**每层3珠，平面内沉积运动固定，层间沉积方向交替，通过事件系列定义材料沉积与激光扫描路径。
仿真结果展示
热电偶的温度历史
基底的终极挠度历史
测试结果
本次仿真并行求解选取了8核 、16核 、32核 、64核、128核，受限于另外两个平台无法进行跨节点并行，并行规模无法进一步扩大。但在SimForge™高性能平台进行了256核的并行计算，结果显示计算用时会进一步缩短。
SimForge™高性能仿真云平台针对该算例计算用时与其他仿真云平台的计算时长（分钟）对比如下图所示。
测试数据显示，32核后本次参测的主流仿真云平台均出现并行效率边际递减，而神工坊®SimForge™ 高性能仿真云（图内蓝色）在同核数下求解耗时全程最低，计算效率持续领跑，优势显著。
结论
本次性能测试表明，SimForge™高性能仿真云平台在使用 Abaqus 进行并行仿真时， 无论是计算时间还是并行效率，均有较大的相对优势。 其海量软硬件资源 及弹性调度系统为处理大规模、高保真仿真任务提供了坚实基础。
此外，SimForge™平台还集成了一体化的前后处理功能 ，用户可在平台内完成几何清理、网格划分、计算提交及结果可视化的全流程操作 ，同时具备图形化操作界面，极大提升了仿真工作效率。
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