Настрань - Nastran
NASTRAN - это программа анализа методом конечных элементов (FEA), которая была первоначально разработана для НАСА в конце 1960-х годов при финансировании правительством США аэрокосмической промышленности. Корпорация MacNeal-Schwendler (MSC) была одним из основных и первоначальных разработчиков общедоступного кода NASTRAN. Исходный код NASTRAN интегрирован в ряд различных программных пакетов, которые распространяются рядом компаний.
История
Ежегодный обзор программы исследований динамики конструкций НАСА в 1964 году показал, что исследовательские центры отдельно разрабатывали программное обеспечение для структурного анализа , специфичное для их собственных нужд. В обзоре рекомендуется вместо этого использовать одну общую программу. В ответ был сформирован специальный комитет. Комитет решил, что никакое существующее программное обеспечение не может удовлетворить их требованиям. Они предложили создать совместный проект по разработке этого программного обеспечения и создали спецификацию, в которой описаны возможности этого программного обеспечения.
Был заключен контракт с Computer Sciences Corporation (CSC) на разработку программного обеспечения. Первым названием, которое использовалось для программы во время ее разработки в 1960-х годах, было GPSA, аббревиатура от General Purpose Structural Analysis. Возможное официальное название утверждено НАСА для программы, NASTRAN, является аббревиатурой формируется из Н. А. НТР ucture А.Н. alysis. Система NASTRAN была передана в НАСА в 1968 году. В конце 1960-х годов MacNeal-Schwendler Corporation (MSC) начала продавать и поддерживать свою собственную версию NASTRAN под названием MSC / NASTRAN (которая в конечном итоге стала MSC.Nastran). Первоначальная архитектура программного обеспечения была разработана Джо Мюлом (НАСА), Джеральдом Сэндлером (НАСА) и Стивеном Бернсом (Университет Рочестера).
Программное обеспечение NASTRAN было написано, чтобы помочь в разработке более эффективных космических аппаратов, таких как Space Shuttle. NASTRAN был опубликован в 1971 году Управлением по использованию технологий НАСА. Коммерческое использование NASTRAN помогло проанализировать поведение упругих структур любого размера, формы и назначения. Например, автомобильная промышленность использует эту программу для проектирования систем передней подвески и рулевых тяг. Он также используется при проектировании железнодорожных путей и автомобилей, мостов, электростанций, небоскребов и самолетов. Одна только программа, по оценкам, принесла 701 миллион долларов экономии затрат с 1971 по 1984 год. NASTRAN был включен в Зал славы космических технологий Космического фонда США в 1988 году, став одной из первых технологий, удостоенных этой престижной награды.
Программа NASTRAN претерпела множество изменений. Каждая новая версия содержит улучшения в аналитических возможностях и числовых характеристиках. Сегодня NASTRAN широко используется во всем мире в аэрокосмической, автомобильной и морской отраслях. Было заявлено, что NASTRAN является отраслевым стандартом для основных типов анализа аэрокосмических конструкций, например линейного, упругого, статического и динамического анализа.
В 2001 году НАСА выпустило с пакетом «NASA Classics» также исходный код NASTRAN для общественности через Open Channel Software за плату.
В ноябре 2002 года MSC Software достигла окончательного соглашения с FTC о разрешении антимонопольного дела против компании в связи с двумя приобретениями конкурирующих поставщиков CAE, Universal Analytics, Inc. (UAI) и Computerized Structural Structural Analysis & Research Corp. (CSAR). FTC заявила, что эти приобретения представляют собой антиконкурентную деятельность. По условиям мирового соглашения MSC продала копию своего текущего программного обеспечения Nastran. Продажа компании UGS Corporation была осуществлена посредством безвозмездных бессрочных неисключительных лицензий . UGS Corporation была приобретена Siemens в 2007 году.
Коммерческие версии NASTRAN в настоящее время доступны от нескольких поставщиков.
Архитектура программного обеспечения
NASTRAN написан в основном на FORTRAN и содержит более миллиона строк кода. NASTRAN совместим с большим количеством компьютеров и операционных систем , от небольших рабочих станций до самых больших суперкомпьютеров .
NASTRAN с самого начала разрабатывался как состоящий из нескольких модулей. Модуль - это набор подпрограмм FORTRAN, предназначенных для выполнения определенной задачи - обработки геометрии модели, сборки матриц, применения ограничений, решения матричных задач, вычисления выходных величин, взаимодействия с базой данных, печати решения и т. Д. Модули управляются внутренним языком, называемым программой прямой матричной абстракции (DMAP).
Каждый доступный тип анализа называется последовательностью решения.
Вот некоторые из наиболее распространенных кодов последовательности решений:
- 101 - линейная статика
- 103 - Модальный
- 105 - коробление
- 106 - Нелинейная статика
- 107 - Прямое комплексное собственное значение
- 108 - Прямая частотная характеристика
- 109 - Прямой переходный отклик
- 110 - Модальное комплексное собственное значение
- 111 - Модальная частотная характеристика
- 112 - Модальный переходный отклик
- 129 - Нелинейный переходный процесс
- 144 - Статический аэроупругий анализ
- 145 - Анализ флаттера / аэродинамической упругости
- 146 - Динамический аэроупругий анализ
- 153 - Нелинейная статика в сочетании с теплопередачей
- 159 - Нелинейный переходный процесс в сочетании с теплопередачей
- 187 - Метод анализа динамического проектирования
- 200 - Оптимизация конструкции и анализ чувствительности
- 400 - Нелинейные статические и динамические (неявные) (исходный код MSC.NASTRAN, заменяет 106, 129, 153 и 159 - часть MSC.NASTRAN)
- 401 - Нелинейный статический, динамический, длина дуги, модальный и т. Д. (Simcenter Nastran, ранее NX Nastran)
- 402 - Нелинейные статические и динамические (неявные) (на основе SAMCEF для NX.NASTRAN)
- 600 - Нелинейные статические и динамические (неявные) (интерфейс для MSC.Marc - часть MSC.NASTRAN)
- 601 - Неявная нелинейность ( ADINA для NX Nastran, больше не будет доступна в NX NASTRAN после 2020 г.)
- 700 - Явная нелинейная (LS Dyna plus MSC.Dytran - часть MSC.NASTRAN)
- 701 - Явная нелинейность ( ADINA для NX Nastran, больше не будет доступна в NX NASTRAN после 2020 г.)
Связанное программное обеспечение
NASTRAN - это в первую очередь решающая программа для анализа методом конечных элементов . В нем нет функций, позволяющих графически строить модель или создавать сетку. Весь ввод и вывод в программу осуществляется в виде текстовых файлов. Однако несколько поставщиков программного обеспечения продают пре- и постпроцессоры, предназначенные для упрощения построения конечно-элементной модели и анализа результатов. Эти программные инструменты включают функции импорта и упрощения геометрии САПР , построения сетки с конечными элементами , а также приложения нагрузок и ограничений. Инструменты позволяют пользователю отправлять анализ в NASTRAN, импортировать результаты и отображать их в графическом виде. В дополнение к возможностям предварительной и постобработки, несколько поставщиков Nastran интегрировали более продвинутые нелинейные возможности в свои продукты Nastran.
Варианты NASTRAN
Доступны следующие варианты программного обеспечения, основанные на исходном коде NASTRAN:
- MSC Nastran
- NASTRAN-xMG (приобретено MSC Software )
- NEi Nastran (версия исходного кода NASTRAN для ПК / Linux)
- NX Nastran (приобретен Siemens Digital Industry Software, переименован в Simcenter Nastran)
- Настран распространяется Фондом «Открытый канал»
MSC Nastran
MSC Nastran - это оригинальный коммерческий продукт Nastran, созданный доктором Ричардом МакНилом и Робертом Швендлером в 1963 году. MSC Nastran обычно используется для выполнения структурного анализа. Несмотря на то, что он используется во всех отраслях промышленности, он имеет сильных сторонников в аэрокосмической и автомобильной отраслях для выполнения расчетного анализа напряжений и деформаций моделей конструкций на уровне компонентов и систем. С 1963 года MSC Nastran продолжает развивать и расширять возможности в области динамики, роторной динамики, нелинейных, тепловых, ударных, NVH, гидродинамических структурных взаимодействий и анализа усталости. Сегодня он совместно с MSC Marc и LS-Dyna предоставляет решения для высоконелинейного сопряженного анализа.
NASTRAN-xMG
Созданный на основе того же базового кода, что и оригинальное программное обеспечение NASTRAN, созданное NASA, которое включает в себя оригинальную архитектуру NASTRAN и язык DMAP, NASTRAN-xMG обеспечивает неограниченный размер проблемы, высокоскоростную технологию решения и возможности анализа подструктурирования. Основным основателем компании является доктор Ричард Х. МакНил.
NEi Nastran
NEi Nastran - это решающая программа общего назначения для анализа методом конечных элементов, используемая для анализа линейных и нелинейных напряжений, динамики и характеристик теплопередачи конструкций и механических компонентов. Он доступен на различных платформах, включая 32/64-битную Windows и Linux. Это программное обеспечение было приобретено Autodesk в мае 2014 года.
Simcenter Nastran (ранее известный как NX Nastran)
NX Nastran возник в результате иска Федеральной торговой комиссии против MSC Corporation по обвинению в антимонопольной деятельности. Антимонопольное соглашение позволило в 2003 году приобрести бессрочную лицензию на исходный код MSC.Nastran 2001 компанией UGS без отчислений . UGS был ранее Unigraphics подразделение EDS . Возможности CAE Nastran были добавлены в САПР NX Unigraphics и другие компоненты, чтобы сформировать пакет управления жизненным циклом продукта EDS / UGS PLM Solutions . Эта линейка продуктов была приобретена SIEMENS в 2007 году и стала Siemens Digital Industry Software .
Приобретение включены бессрочную, свободный от лицензионных платежей , неисключительную лицензию программы программного обеспечения MSC.Nastran V2001, другие активы , связанные с программным обеспечением, а также все об авторских правах и товарных знаков права , приобретенные в результате приобретения MSC в Универсальной Analytics Inc. и компьютеризированный Structural Analysis & Research Corp. в 1999 году.
Simcenter Nastran (NX Nastran) теперь входит в портфель продуктов Simcenter от Siemens Digital Industry Software в качестве одного из основных решателей в их приложении Simcenter 3D CAE.
OCF Nastran
Как исходные, так и двоичные копии Nastran доступны в Open Channel Foundation за годовую лицензионную плату. Это было частью коллекции NASA COSMIC Collection от Национального центра трансфера технологий. Он был опубликован в июне 2015 года на GitHub .
Ответвления
Успех NASTRAN привел к разработке многих других программ конечных элементов. Одним из таких программ является ASTROS, который расширил возможности типа NASTRAN, включив оптимизацию конструкции. В настоящее время ASTROS поддерживается Zona Technology, Inc.
Конкуренция
В настоящее время существует множество коммерчески доступных продуктов FEA, некоторые из которых могут считывать входной формат NASTRAN, хотя и не имеют названия NASTRAN. Многие из них перечислены в списке пакетов конечных элементов программного обеспечения , CAE и FEA страниц (см категории ниже).