Nastran программа что это

Назначение программного комплекса MSC. Nastran

MSC Nastran и NX Nastran различаются в деталях, обычно прозрачных для конечного пользователя. Решения полученные в одноименных видах анализа MSC Nastran и NX Nastran, в большинстве случаев полностью совпадают, формат входных и выходных текстовых файлов у них также практически одинаков, поэтому в дальнейшем изложении мы будем ссылаться на их общее имя.

Nastran — программа конечно-элементного анализа конструкций. Nastran является исчерпывающей программой конечно-элементного анализа общего назначения, которая включает в себя возможность выполнение анализа статики и динамики конструкций, анализа теплопередачи, оптимизации и анализа чувствительности, решения задач аэроупругости. Каждый вид анализа использует похожие входные файлы, что позволяет легко переключаться с одного вида анализа на другой.

Программа конечно-элементного анализа конструкций MSC. Nastran — это программа общего назначения. Это значит, что MSC.

Nastran применим при решении широкого спектра инженерных задач (например, статических задач, динамических процессов, нелинейного поведения конструкций, задач теплопроводности, а также оптимизации), если сравнивать со специальными программами, ориентированными на определенные типы анализа. Программы MSC. Nastran написаны на языке FORTRAN и содержат около миллиона строк. MSC.Nastran работает на разнообразных типах компьютеров с различными операционными системами, от небольших рабочих станций до суперкомпьютеров. Независимо от вычислительной платформы, MSC.Nastran оптимизирован так, чтобы расчеты проходили наиболее эффективно и результаты получались идентичными для всех систем.

What is MSC Nastran?

MSC.Nastran состоит из большого количества составляющих его блоков, называемых модулями. Модуль — это объединение написанных на языке FORTRAN подпрограмм, направленных на выполнение конкретных задач: обработку геометрии модели, построение матрицы, задание ограничений, операции с матрицами, вычисление выходных данных, печать решения и т. д. Управление модулями ведется на внутреннем языке, который называется Direct Matrix Abstraction

Program (DMAP). Каждый тип анализа из списка MSC.Nastran называется последовательностью решения, и каждая последовательность решения является набором сотен или тысяч команд на языке DMAP. Когда выбрана определенная последовательность решения, то определенный порядок команд DMAP выдает инструкции модулям, необходимым для выполнения заказанного решения. Все это выполняется автоматически, не требуя никаких усилий, кроме выбора последовательности решения.

MSC.Nastran — пакет программ общего назначения для решения инженерных задач методом конечных элементов, который включает в себя:

• — линейный статический анализ;
• — статический анализ с учетом нелинейности материала и процесса деформирования;
• — анализ нестационарных процессов с учетом физической и геометрической нелинейности;
• — определение собственных частот и форм колебаний;
• — линейный и нелинейный стационарный теплообмен.

Структура входного файла MSC.Nastran

5 причин полюбить Inventor Nastran

Входной файл состоит из пяти секций (задание трех обязательно) и трех строчных разделителей. Структура входного файла показана ниже.

Nastran statement — Optional

File Management Statements — Optional

Executive Control Statements — Required Section

CEND — Required Delimiter

Case Control Commands — Required Section

Begin Bulk — Required Delimiter

Bulk Data Entries — Required Section

ENDDATA — Required Delimiter

Источник: studwood.net

MSC.Nastran

Главный продукт компании MSC.Software — MSC.Nastran — это лучшая на рынке конечно-элементная программная система. В сфере, где ненадежные результаты могут обернуться миллионами долларов дополнительных расходов на разработку, MSC.Nastran вот уже более 30 лет доказывает свою точность и эффективность. Постоянно развиваясь, он аккумулирует в себе достоинства новейших методик и алгоритмов и поэтому остается ведущей программой конечно-элементного анализа.

MSC.Nastran обеспечивает полный набор расчетов, включая расчет напряженно — деформированного состояния, собственных частот и форм колебаний, анализ устойчивости, решение задач теплопередачи, исследование установившихся и неустановившихся процессов, акустических явлений, нелинейных статических процессов, нелинейных динамических переходных процессов, расчет критических частот и вибраций роторных машин, анализ частотных характеристик при воздействии случайных нагрузок, спектральный анализ и исследование аэроупругости. Предусмотрена возможность моделирования практически всех типов материалов, включая композитные и гиперупругие. Расширенные функции включают технологию суперэлементов (подконструкций), модальный синтез и макроязык DMAP для создания пользовательских приложений.

Наряду с расчетом конструкций MSC.Nastran может использоваться и для оптимизации проектов. Оптимизацию можно проводить для задач статики, устойчивости, установившихся и неустановившихся динамических переходных процессов, собственных частот и форм колебаний, акустики и аэроупругости. И все это делается одновременно путем вариации параметров формы, размеров и свойств проекта.

Благодаря своей эффективности алгоритмы оптимизации обрабатывают неограниченное число проектных параметров и ограничений. Вес, напряжения, перемещения, собственные частоты и многие другие характеристики могут рассматриваться либо в качестве целевых функций проекта (этом случае их можно минимизировать или максимизировать), либо в качестве ограничений. Алгоритмы анализа чувствительности позволяют исследовать влияние различных параметров на поведение целевой функции и управлять процессом поиска оптимального решения.

Широкие возможности функции оптимизации MSC.Nastran позволяют использовать его для автоматической идентификации компьютерной расчетной модели и эксперимента. Целевая функция определяется в виде минимизации рассогласования результатов расчета и эксперимента, варьируемыми параметрами выбираются наименее достоверные расчетные параметры конструкции. Как результат оптимизации MSC.Nastran выдает новую компьютерную модель, полностью соответствующую экспериментальной модели. MSC.Nastran — единственная из конечно-элементных программ, способная делать это автоматически.

MSC.Nastran также включает уникальную функцию оптимизации конструкции с неограниченными изменениями ее геометрической формы (изменение геометрической топологии объекта) при минимизации веса и удовлетворении граничным условиям по прочности. Данная функция позволяет использовать MSC.Nastran для автоматического проектирования силовых схем конструкций, когда на основе объемной массивной заготовки MSC.Nastran автоматически создает ажурную оптимальную конструкцию, максимально удовлетворяющую заданным условиям.

Применяется MSC.Nastran также и для планирования экспериментов (определения мест расположения датчиков) и оценки полноты полученных экспериментальных данных.

С помощью MSC.Nastran решаются также задачи моделирования систем управления, систем терморегулирования с учетом их воздействия на конструкцию.

На основе возможностей автоматического рестарта в MSC.Nastran проводятся сложные многошаговые исследования работы конструкции как при изменении условий нагружения, граничных условий и любых других параметров конструкции, так и при переходе от одного вида анализа к другому.

Основу MSC.Nastran составляют отработанная технология элементов и надежные численные методы. Программа позволяет одновременно применять в одной и той же модели h- и p-элементы для достижения точности расчета при минимальных компьютерных ресурсах. Элементы супер высокого порядка аппроксимации — p-элементы — хорошо отражают криволинейную геометрию конструкции и обеспечивают высокую точность при детальном расчете напряжений. Эти элементы автоматически адаптируются к желаемому уровню точности. Численные методы разреженных матриц, используемые при любом типе расчетов, резко повышают скорость вычислений и минимизируют объем требуемой дисковой памяти, что повышает эффективность обработки данных.

Тесная связь MSC.Nastran с MSC.Patran обеспечивает полностью интегрированную среду для моделирования и анализа результатов. Все ведущие производители пре — и постпроцессоров, а также систем автоматизированного проектирования, учитывая неоспоримое лидерство MSC.Nastran на рынке конечно-элементных программных продуктов, предусматривают прямые интерфейсы с этой системой. В результате MSC.Nastran гибко интегрируется в любую имеющуюся у Вас среду проектирования.

MSC.Nastran работает на персональных компьютерах, рабочих станциях и суперкомпьютерах, предусматривает возможности векторной и параллельной обработки данных на ЭВМ, которые поддерживают эти функции.

MSC.Nastran — это:

Надежность результатов, подтверждающаяся:

• Более чем 25 летним использованием в промышленности
• Наличием сертификатов качества
• Тестированием каждого релиза программы более чем на 5000 примеров
• Наличием развитой системы диагностических сообщений во время решения

Эффективность решения больших задач за счет:

• Применения алгоритма обработки «разреженных» матриц
• Автоматической внутренней перенумерации матриц для уменьшения ширины ленты
• Возможности применения «рестарта» с целью использования уже полученных к этому моменту результатов
• Применения алгоритмов параллельных и векторных вычислений

Поддержка компании-разработчика, прилагающей усилия для обеспечения эффективности Вашей работы:

• Документация для пользователей изложена в виде практических пособий
• Предоставляется документация в электронном виде в форме «On-line»
• Осуществляется «горячая» поддержка пользователей квалифицированными специалистами
• Пользователям направляются информационные бюллетени с последними новостями, касающимися программного продукта
• Проводятся ежегодные конференции пользователей
• Проводятся семинары по обучению пользователей на русском языке

Основные особенности MSC.Nastran

«Базовые» виды расчета

• Линейная статика
• Линейная статика незакрепленных тел
• Расчет частот собственных колебаний
• Анализ устойчивости конструкции в линейной постановке
• Анализ чувствительности характеристик объекта (в том числе частот собственных колебаний и параметров устойчивости) к конструктивным изменениям
• Проверка корректности расчетной модели

Динамика, нелинейность

• Расчет частотного отклика (АФЧХ) прямым и модальным методами
• Расчет параметров переходного процесса прямым и модальным методами
• Акустические расчеты
• Расчет частот собственных колебаний с учетом диссипации энергии в динамической системе
• Расчет частотного отклика при случайном воздействии
• Автоматическая адаптация шага интегрирования при анализе переходных процессов
• Различные типы демпфирования:

• конструкционное глобальное демпфирование;
• конструкционное демпфирование, зависящее от вида материала;
• модальное (частотно-зависимое) демпфирование;
• дискретные демпфирующие элементы;
• акустические барьеры и поглотители (для акустических расчетов);
• нелинейные демпферы;
• передаточные функции;
• прямое задание матриц демпфирования

• Матричный метод
• Метод перемещений
• Метод ускорений

• Анализ статического нагружения с учетом геометрической и физической (реальные свойства материала) нелинейностей, включая контакты
• Моделирование нелинейных свойств материала (физическая нелинейность)

• Текучесть

• Условия текучести Мизеса и Треска
• Условия текучести Мора-Кулона и Друкера-Прагера
• Изотропное, кинематическое и комбинированное типы упрочнения
• Билинейный и табличный способы задания зависимости напряжения от деформации

• Учет больших перемещений и углов поворота методом модифицированного лагранжиана
• Учет больших деформаций гиперупругих материалов методом полного лагранжиана
• Анализ поведения конструкции после потери устойчивости
• «Следящие» нагрузки
• «Следящие» жесткости

• Контактное взаимодействие с помощью GAP-элементов и SLIDE LINE
• Задание принудительной деформации

• Анализ устойчивости конструкции в нелинейной постановке
• Модальный анализ предварительно напряженных конструкций

• Простота адаптации линейной модели для нелинейного анализа
• Все линейные элементы применимы при нелинейном анализе

• Селективные методы модификации матрицы жесткости и поиска решения
• Адаптивная бисекция и расчет приращения нагрузки
• Контроль сходимости по нагрузке, перемещениям и работе
• Возможность выбора метода решения (в том числе методы «по длине дуги» Крисфилда, Рикса и модифицированный метод Рикса)
• Метод решения «по длине дуги» с адаптацией
• Модификация жесткости при разгрузке
• Адаптивный контактный элемент типа GAP
• Неявный метод интегрирования по времени
• Адаптация шага интегрирования по времени с автоматической бисекцией и автоматической модификацией матрицы жесткости

Тепло, оптимизация

• Расчеты установившихся процессов теплопроводности, конвекции (естественной и вынужденной), излучения в линейной и нелинейной постановках
• Расчеты неустановившихся процессов теплопередачи в нелинейной постановке
• Учет особенностей теплопроводности:

• температурно-зависимая теплопроводность;
• температурно-зависимая теплоемкость;
• анизотропная теплопроводность;
• скрытая теплота фазовых переходов;
• температурно-зависимое внутреннее тепловыделение;
• внутреннее тепловыделение, зависящее от температурного градиента;
• внутреннее тепловыделение, зависящее от времени

• температурно-зависимый коэффициент теплообмена;
• коэффициент теплообмена, зависящий от градиента температур
• коэффициент теплообмена, зависящий от времени
• нелинейные зависимости характеристик конвективного теплообмена

• модель конвекции для течения жидкости (газа) по трубе;
• температурно-зависимые вязкость, теплопроводность и теплоемкость жидкости (газа);
• зависимый от времени массовый расход жидкости (газа);
• температурно-зависимый массовый расход жидкости (газа)

• температурно-зависимые коэффициенты излучения и поглощения;
• коэффициенты излучения и поглощения, зависящие от длины волны;
• автоматический учет взаимного влияния объектов, в том числе затенение;
• возможность решения задачи с несколькими замкнутыми зонами, содержащими источники тепла

• направленное излучение тепла;
• излучение по нормали к поверхности;
• точечные источники тепла;
• температурно-зависимая интенсивность излучения;
• интенсивность излучения, зависящая от времени

• постоянные температуры для установившихся процессов;
• изменяющиеся во времени температуры для переходных процессов

• задание начальных температур для анализа нелинейных установившихся процессов;
• задание начальных температур для всех типов переходных процессов

• задание пользователем законов изменения коэффициента теплообмена, массового расхода жидкости (газа), интенсивности излучения;
• нелинейные функциональные зависимости при моделировании переходных процессов;
• моделирование идеальных проводников тепла

• Анализ аэроупругости в статической постановке
• Анализ аэроупругости в динамической постановке
• Анализ флаттера;

• Анализ аэроупругости при сверхзвуковых скоростях

• Анализ чувствительности объекта к изменениям конструкции и ее оптимизация на базе видов расчетов, предусмотренных лицензионным соглашением на использование MSC.Nastran, в том числе:

• Анализ статического нагружения
• Расчет частот собственных колебаний
• Анализ устойчивости
• Расчет частотного отклика (в прямой и модальной постановке)
• Расчет переходного процесса (в прямой и модальной постановке)
• Акустические расчеты
• Анализ аэроупругости (статический расчет и расчет флаттера)

• параметры модели (свойства конечных элементов);
• геометрическая форма объекта

Параметры, которые могут быть использованы в качестве функций цели и/или функциональных ограничений

Все типы расчетов

Анализ линейного нагружения

Источник: cad.ru

Simcenter Nastran: передовой инструмент для проведения качественного инженерного анализа

Simcenter Nastran – это программное обеспечение предназначенное для моделирования простых элементов, интегрированная с CAD NX, предоставляет собой передовые инструменты для моделирования и расчета критически важных сетей, необходимых для качественного инженерного анализа.

Интеграция с высокопроизводительными системами САПР значительно упрощает и ускоряет подготовку расчетов и оценку результатов расчетов. Simcenter Nastran основан на решателе NX Nastran, который включает в себя такие функции, как линейный статический анализ, анализ формы, акустический анализ, нелинейный анализ, анализ теплопередачи и оптимизация топологии.

Возможности Simcenter Nastran

Simcenter Nastran в отличие от традиционных программ, предназначенных для анализа компонентов, необходимых для создания комплексной модели проектирования, система управления инструментами сборки Simcenter Nastran предназначена для создания более крупных моделей сборки КЭ путем разработки и объединения моделей компонентов КЭ, аналогичных версиям САПР. Когда компоненты КЭ обновляются на последней стадии разработки, система Simcenter Nastran обновляет все варианты компонентов в версии КЭ, устраняя необходимость в модификации и добавлении новых версий КЭ.

Simcenter Nastran – это сеть и граничные условия, которые по умолчанию объединяются в проекте, а также пользовательские изменения геометрии. При изменении топологии проектирования Simcenter Nastran автоматически обновляет существующую вычисляемую геометрию, сетку, нагрузку или граничные условия, устраняя необходимость в повторном создании вычислительной модели вручную. При таком подходе вы можете значительно сократить время моделирования на следующем этапе проекта и ускорить повторный расчет повторных изменений дизайна.

Simcenter Nastran — это решатель, использующий метод конечных элементов (FEA) для решения задач стрессоустойчивости конструкций под воздействием различных механических нагрузок, теплообмена, акустики и аэроупругости.

На протяжении более 40 лет производители и поставщики инженерных решений из самых разных отраслей промышленности использовали Simcenter Nastran в качестве отраслевого стандартного ПО для поиска наилучшего решения для краткосрочного проектирования. Используя Simcenter Nastran в качестве инструмента моделирования, инженеры могут определить проблемные области проекта, прежде чем проводить дорогостоящие естественные испытания. Simcenter Nastran гарантирует, что конечный продукт соответствует необходимым требованиям, прежде чем начинать первое тестирование.

Источник: compsch.com

Autodesk Nastran functionality now accessible through Inventor Nastran

As of March 21, 2018, we’ve stopped selling Autodesk® Nastran® software to new customers in a stand-alone offering. In an effort to streamline the experience and deliver more value to our customers, the functionality is now available in Autodesk® Inventor® Nastran®. Learn more about Inventor Nastran

Continued support for current Autodesk Nastran customers

Existing customers can continue to receive support for Autodesk Nastran. Autodesk Nastran support Contact support

Consider the Product Design Manufacturing Collection. Learn more about Product Design refunds

Renewal options

Autodesk Financing

Compare plans

Support licensing

Updates educators

Autodesk University

Conferences https://www.autodesk.com/products/nastran/overview» target=»_blank»]www.autodesk.com[/mask_link]

Inventor Nastran – краеугольный камень инженерных расчетов Autodesk

Как приятно чувствовать, когда у вас есть, допустим, кухонный комбайн, который делает все. Вот только существует одна не то чтобы проблема, но особенность. Из всего обилия возможностей вашего комбайна вы регулярно используете только 20%, а места агрегат занимает много, да и стоил прилично. Вот если бы можно бы оставить только то, что нужно!

Также и инженерном анализе САПР. Мощный и дорогой расчетный комплекс позволяет чувствовать уверенность в решении любой задачи. С ним сравнивают другие решения, а продукция, которая выполнена с его применением априори качественная. Но используются ли все его возможности пропорционально затратам на приобретение?

Как обстоит с этим вопросом у Autodesk? Трудно поверить, но у компании-лидера в производстве САПР отсутствует мощный мультифизический расчетный комплекс. Дело в том, что компания четко понимает образ пользователя и что ему чаще всего требуется. Напомним, что это конструкторские отделы или команды, которым необходим оперативный вывод на рынок новой продукции.

В случае доработок, их можно сделать в кратчайшие сроки. Мощные расчетные комплексы здесь не подходят. Тогда Autodesk решает сделать основным элементом свой продукт Inventor Nastran.

Это решение для прочностных расчетов. В отличие от модуля в Inventor Professional, его возможности в разы больше. Но почему он является основным? Дело в том, что его можно использовать совместно с другими решениями для инженерного анализа – Autodesk CFD и Moldflow. Интересно как?

Начинаем с анализа потоков в Autodesk CFD. Этот продукт – отличное решение, если вам нужно заглянуть внутрь конструкции и понять, как ведут себя жидкость или газ, где присутствуют вредные завихрения. Конечно, вы узнаете скорость и температуру. При желании эти данные можно представить в удобном графическом виде.

При этом часто необходимо понять, как эти потоки влияют на прочность конструкции. Увы в Autodesk CFD нельзя провести прочностной анализ. Как бы здесь пригодились мультифизические возможности! Но у нас есть Inventor Nastran. Давайте посмотрим, как он помогает в решении этой задачи.

Имея завершенный и сохраненный CFD расчет, мы можем импортировать его в Inventor Nastran. Для этого открываем модель и на этапе задания нагрузок выбираем тип From Output. Указываем путь к результатам расчета. Вы должны увидеть в выпадающих списках выбор сценария расчета и вид результата – температура или давление. Теперь у вас есть нагрузка.

Дело за малым – нужно до конца настроить расчетную модель и запустить анализ.

Диаграмма температур в Autodesk CFD
Импорт данных в Inventor Nastran
Диаграмма напряжений в Inventor Nastran

Таким образом вы получаете решение задачи, которое по силам, казалось бы, только программному комплексу с междисциплинарными возможностями. Но это еще не всё.

С металлическими деталями все понятно. А что с прочностью у пластиковых изделий? Многие из них производятся методом литья под давлением, и здесь таится опасность. Дело в том, что структура отлитой детали на одинаковая в разных её точках. Увы, такова особенность литья – где-то материал плотнее, где-то присутствуют поры.

Естественно это отражается на прочности. Как определить это влияние?

За литье пластика отвечает продукт Autodesk Moldflow. Смоделированную в нем деталь отправляем в AME (Advanced Material Exchange). AME – модуль, содержащийся в HELIUS PFA. HELIUS PFA – продукт Autodesk для анализа композитов. В Inventor Nastran мы задаем нагрузки, материал, разбиваем на сетку элементов и тоже отправляем в AME.

Далее там происходит наложение этих данных на данные из Moldflow.

Интерфейс AME. Наложение данных Inventor Nastran и Moldflow

Результат этого мэппинга нужно отправить обратно в Inventor Nastran, где нам открывается возможность исследовать деталь на склонность к повреждению. Этот анализ показывает наиболее слабые места, где вероятнее всего будут появляется трещины.

Диаграмма коэффициента повреждения в Inventor Nastran

Получив эту информацию, вы можете изменить конструкцию, чтобы деталь без поломок служила на протяжении всего заданного срока эксплуатации. Без взаимодействия этих программ нам бы не удалось правильно выполнить анализ.

Если обратить внимание исключительно на решения для прочностного анализа – модуль в Inventor Professional, Fusion 360, Inventor Nastran, – то отталкиваясь от более слабых программ, вы при желании может провести более глубокий и разносторонний анализ прочности в Inventor Nastran. В нем вы найдете расчет температурных напряжений, усталости, сложных вибрационных задач и прочее.

Таким образом, наличие Inventor Nastran предоставляет отличную платформу для расчета конструкции. К нему вы можете добавить другие программы и при необходимости выполнить более сложные расчеты. Примечательно, что вы принимаете решение о расширении парка программного обеспечения по мере роста сложности задач.

Но и это еще не все! Огромный плюс в том, что Inventor Nastran доступен в составе коллекции программ Product Design and Manufacturing Collection (PDMC), цена которого сравнима со стоимостью Inventor Professional. И уж точно цена коллекции будет меньше двух продуктов из нее, если приобретать их отдельно .

Становится понятно, за счет чего небольшие компании могут использовать современный САПР и быстро выводить продукцию на рынок с минимальными затратами на программное обеспечение. Позиционирование Inventor Nastran как ключевого элемента инженерного анализа только дополняет эту тактику Autodesk.

Источник: dzen.ru