سیستم کامپیوتر مناسب برای طراحی و تحلیل سازه مهندسی عمران

در این مقاله که از داکیومنت‌ها قرار داده شده در سایت CSI جمع آوری شده است، در مورد مشخصات یکی سیستم کامپیوتر مناسب برای طراحی و تحلیل سازه مهندسی عمران، با استفاده از نرم افزارهایی مانند SAP, SAFE, ETABS و …. میپردازیم.

پارامترهای موثر در سیستم کامپیوتر مخصوص طراحی و تحلیل سازه عمرانی

مدت زمان مورد نیاز برای آنالیز، طراحی و نتایج به دست آمده از آنالیز عمیقاً به مشخصات و نوع قطعات زیر مرتبط است:

– میزان رم در دسترس و قابل استفاده برای نرم افزار بطور مستقل (َAvailable RAM)
– سرعت انتقال اطلاعات در فضای ذخیره سازی (سرعت هارد) مورد استفاده (SSD/HDD Data Transfer Rate)
– سرعت پردازنده مرکزی (CPU Clock)
– تعداد هسته‌ های پردازنده مرکزی (CPU Core)

بسته به نوع آنالیز، برخی از قطعات بالا اهمیت بیشتری در مقایسه با دیگر قطعات دارند و موجب بهبود چشمگیری در سرعت انجام تحلیل میشوند.

سخت افزارهای موثر در هر نوع تحلیل سازه عمرانی

در جدول درج شده در زیر، بطور تقریبی قطعاتی که دارای تاثیر بیشتری در سرعت انجام روش‌های تحلیل متفاوت هستند معرفی شده اند. در روش‌های تحلیلی سازه که سرعت انتقال اطلاعات در آنها موثر است، هر دو پارامتر  میزان سرعت انتقال اطلاعات هارد (SSD یا HDD) و حجم رم (RAM) قابل استفاده توسط نرم افزار، موثر و با اهمیت هستند.

روش تحلیل سازه	میزان تأثیر رم	میزان تأثیر سرعت جابجایی اطلاعات	میزان تأثیر فرکانس پردازنده	میزان تأثیر تعداد هسته پردازنده
تحلیل استاتیکی خطی	متوسط	متوسط	متوسط	زیاد
تحلیل استاتیکی غیر خطی (پوش اور)	متوسط	متوسط	متوسط	زیاد
Modal (Eigen/Ritz/کمانش)	متوسط	زیاد	متوسط	زیاد
تحلیل مودال تاریخچه زمانی خطی	کم	کم	زیاد	کم
تحلیل مودال تاریخچه زمانی خطی	کم	کم	زیاد	زیاد
Linear direct-integration time-history	متوسط	زیاد	متوسط	زیاد
Nonlinear direct-integration time-history	متوسط	زیاد	متوسط	زیاد
روش خط تأثیر	متوسط	متوسط	زیاد	زیاد
روش خط تأثیرگام به گام	زیاد	متوسط	متوسط	زیاد
Steady-state	زیاد	متوسط	زیاد	کم
Power-spectral-density	زیاد	متوسط	زیاد	کم
Running design	کم	متوسط	زیاد	کم
Processing section cuts	کم	زیاد	کم	کم

اطلاعات تکمیلی:

1- نتایج تاریخچه زمانی غیر خطی مودال، حاصل پردازش موازی (Parallelized) چند بارگذاری متفاوت بدست آمده است.
2- طراحی و آنالیز تغییر مکان جانبی و برشی طبقات در نرم افزار ETABS قابلیت تحلیل موازی را دارند و از این رو از پردازنده های (CPU) مرکزی چند هسته به خوبی استفاده میکنند.
3- در مجموع پردازنده‌ های سری Core i شرکت اینتل (Core i5, Core i7, Core i9) بازدهی بهتری در مقایسه با پردازنده‌های سری Xeon این شرکت دارند. همین موضوع در مورد پردازنده‌های شرکت AMD نیز صادق است.
4- پردازنده‌های با فرکانس بالاتر و تعداد هسته کمتر، بازدهی بهتری در مقایسه با پردازنده‌هایی که دارای تعداد هسته زیاد و فرکانس پایینتر هستند، دارند.
5- در نرم افزارهای CSI، حداکثر تعداد پردازش موازی حالت‌های بارگذاری، به 8 روش عدد محدود شده است. این محدودیت از بروز تداخل و کاهش سرعت دسترسی به منابع بر روی رم و هارد جلوگیری میکند. در این نرم افزارها حالت‌های بارگذاری به صورت موازی یا سریالی مورد استفاده قرار میگیرند،  فضای کار بیشتری برای اجرای الگوریتم های بخصوص مورد نیاز آنها در دسترس خواهد بود. پیشنهاد میشود که برای حصول بیشترین سرعت و بالاترین میزان بازدهی، تعداد حالتهای بارگذاری که در نرم افزار بطور موازی تعریف و اجرا میشوند، با تعداد هسته های فیزیکی پردازنده مرکزی (CPU) برابر باشد.

پردازنده های مناسب برای نرم افزارهای تحلیل سازه

پردازنده های عمومی یا به اصطلاح دسکتاپ شرکت Intel (Core i5, Core i7, Core i9) و AMD (Ryzen 5, Ryzen 7, Ryzen 9) در سال‌های اخیر، دارای بازدهی بسیار عالی و چشمگیر در تحلیل سازه هستند. در مقایسه با پردازنده های ورک استیشن (Intel Xeon و AMD Epyc) که دارای هسته های بیشتر و فرکانس کمتری هستند، پردازنده‌های سری Core i و Ryzen دارای بازدهی بهتر و قیمت مناسبتری میباشند. پردازنده‌های ورک استیشن و سرور بطور معمول دارای تعداد هسته بیشتر و فرکانس پایه پایینتری هستند. در مبحث تحلیل سازه، فرکانس پایه امری بسیار حیاتی و پر اهمیت است و هر چه بالاتر باشد، سرعت انجام تحلیل نیز بالاتر خواهد بود.

در نتیجه میتوان گفت بهترین پردازنده برای نرم افزارهای تحلیل سازه عمرانی، پردازنده Intel سری Core i5, Core i7, Core i9 یا AMD سری Ryzen 5, Ryzen 7, Ryzen 9 میباشد که دارای 6 تا 8 هسته پردازش فیزیکی، با حداقل فرکانس پایه 3.5 گیگاهرتز و و فرکانس توربو حداقل 4 گیگاهرتز باشند. پردازنده هایی با تعداد هسته بیشتر، ممکن است در مواقعی که تعداد حالتهای بارگذاری موازی خیلی زیاد باشد، کاربرد داشته باشند.
استفاده از لپ تاپ های مجهز به پردازنده با فرکانس پایه و توربو کمتر از مقادیر پیشنهادی و پردازنده های سرور/ورک استیشن با تعداد هسته بالا و فرکانس پایه و توربو کمتر از مقادیر گفته شده، توصیه نمیشود.

حداقل مشخصات مورد نیاز برای هر یک از نرم افزارهای شرکت CSI

موارد درج شده در جدول زیر، از اطلاعات ارائه شده در سایت شرکت CSI جمع آوری شده اند.

نرم افزار	پردازنده مرکزی	رم	پردازنده گرافیکی	هارد
CSiBridge	فرکانس	حداقل 8 گیگبایت	حافظه بیش از 512 مگابایت و پشتیبانی از Directx 9	SSD 500Gb
CSiCol	فرکانس	حداقل 8 گیگبایت	حافظه بیش از 512 مگابایت و پشتیبانی از Directx 9	تفاوتی ندارد
CSiDetail	فرکانس	حداقل 8 گیگبایت	حافظه بیش از 512 مگابایت و پشتیبانی از Directx 11	SSD 500Gb
ETABS	تعداد هسته و فرکانس	حداقل 8 گیگبایت	حافظه بیش از 512 مگابایت و پشتیبانی از Directx 11	SSD 500Gb
CSiPlant	تعداد هسته و فرکانس	حداقل 8 گیگبایت	حافظه بیش از 512 مگابایت و پشتیبانی از Directx 11	SSD 500Gb
Perform3D	فرکانس	حداقل 8 گیگبایت	حافظه بیش از 512 مگابایت و پشتیبانی از Directx 11	SSD 500Gb
SAFE	تعداد هسته و فرکانس	حداقل 4 گیگبایت	حافظه بیش از 512 مگابایت و پشتیبانی از Directx 9C	تفاوتی ندارد
SAP2000	فرکانس	حداقل 8 گیگبایت	حافظه بیش از 512 مگابایت و پشتیبانی از Directx 11	SSD 500Gb