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技術(shù)特點(diǎn)

1.公共的數(shù)據(jù)模型，共同的框架

目前用于工程分析的CAE軟件很多，無(wú)論是結(jié)構(gòu)，流體，噪聲，電磁，還是多體動(dòng)力學(xué)和控制方面，都有相應(yīng)的分析軟件，由于各自平臺(tái)的差異，需要分散建立各學(xué)科的CAE模型。相比將多個(gè)獨(dú)立的仿真工具捆綁在一起分析的方法，多學(xué)科技術(shù)可以減少50%的仿真時(shí)間，這主要是因?yàn)橛脩衄F(xiàn)在可以工作在一個(gè)公共的數(shù)據(jù)模型上來(lái)完成各類仿真。由于基于系統(tǒng)級(jí)的公共模型同時(shí)對(duì)多個(gè)學(xué)科的物理過程進(jìn)行了表述，因此多學(xué)科技術(shù)允許所有的設(shè)計(jì)人員從通用的模型中調(diào)用數(shù)據(jù)。但這并不意味著所有學(xué)科都用完全一樣的模型，而是意味著能夠從一個(gè)模型中提取出所需的載荷和約束來(lái)完成各類仿真。多學(xué)科技術(shù)根據(jù)相互耦合的學(xué)科類型來(lái)決定分析是同時(shí)的、集成的、交叉的還是松散的耦合。而且多學(xué)科技術(shù)還可以擴(kuò)展功能，使用統(tǒng)一的用戶子程序，更加開放，更適合二次開發(fā)。

2.多學(xué)科仿真

對(duì)于單個(gè)學(xué)科專家仍然要通過許多離散的分析步驟來(lái)手工模擬仿真學(xué)科之間的復(fù)雜交互作用。這樣必然會(huì)帶來(lái)信息傳輸?shù)膩G失、降低模擬的精度。工程師有時(shí)還手工傳遞計(jì)算信息，或者將運(yùn)動(dòng)的信息作為靜態(tài)的信息來(lái)施加到系統(tǒng)中，這個(gè)過程可重復(fù)性差，人為錯(cuò)誤也難以避免。多學(xué)科仿真是通過鏈?zhǔn)椒治龇椒M多種物理場(chǎng)之間的相互作用。無(wú)論是線性、非線性、運(yùn)動(dòng)、CFD，還是顯式非線性動(dòng)力學(xué)，多學(xué)科仿真允許多學(xué)科在求解器內(nèi)核上的集成仿真，而不是僅僅簡(jiǎn)單地相互之間進(jìn)行連接。它已完全超越傳統(tǒng)的多物理場(chǎng)系統(tǒng)，將多種學(xué)科進(jìn)行深層次的鏈接/集成。

3.高性能計(jì)算

10年前，我們還在還在為CAE分析模型規(guī)模的限制找各種簡(jiǎn)化的方法，而現(xiàn)在，進(jìn)行上千萬(wàn)自由度有限元模型的線性，振動(dòng)，噪聲，非線性分析已經(jīng)是很平常的一件事情。MSCNastran運(yùn)行性能針對(duì)64位的超級(jí)計(jì)算機(jī)平臺(tái)進(jìn)行了專門的優(yōu)化，復(fù)雜的、超大大的模型仍可以通過多個(gè)64位處理器并行計(jì)算而得以仿真。MSC Nastran進(jìn)行了算法優(yōu)化以充分利用并行和64位計(jì)算結(jié)構(gòu)的革新帶來(lái)的好處，以便于快速地得到極其復(fù)雜工程問題的準(zhǔn)確結(jié)果。優(yōu)化了在64位超級(jí)計(jì)算環(huán)境中的運(yùn)行性能后，MSC Nastran既可以做簡(jiǎn)單的線性靜力分析，也能夠做數(shù)百萬(wàn)自由度的極其復(fù)雜的瞬態(tài)非線性分析。如圖所示的發(fā)動(dòng)機(jī)模型，共有2千4百萬(wàn)個(gè)自由度，在小型機(jī)上運(yùn)算，采用新加的迭代求解器，不到50分鐘即可求解一個(gè)線性靜力載荷工況。

4.實(shí)現(xiàn)多學(xué)科優(yōu)化

MSC Nastran的優(yōu)化功能具有尺寸、形狀、拓?fù)?、形貌等?yōu)化能力以及組合優(yōu)化能力，可以提高整個(gè)設(shè)計(jì)效率并預(yù)測(cè)產(chǎn)品全生命周期內(nèi)的性能。MSC Nastran獨(dú)特的優(yōu)化序列能夠綜合考慮各種工況，例如靜力、屈曲、動(dòng)力學(xué)、NVH、內(nèi)外噪聲等，進(jìn)行魯棒性優(yōu)化設(shè)計(jì)。

◆ 有效的優(yōu)化技術(shù)- 尺寸，形狀，拓?fù)洌蚊埠屯負(fù)鋬?yōu)化

◆ 在優(yōu)化中可以定義粘接接觸

◆ 可以集成自己的優(yōu)化算法

◆ 非線性優(yōu)化

◆ 隨機(jī)仿真功能

◆ 設(shè)計(jì)響應(yīng)跨越多學(xué)科，同時(shí)訪問尺寸，形狀和拓?fù)鋬?yōu)化的高級(jí)系統(tǒng)優(yōu)化

產(chǎn)品介紹

       nastran是美國(guó)國(guó)家航空航天局(National Aeronautics and Space Administration，簡(jiǎn)稱NASA，又稱美國(guó)宇航局)為適應(yīng)各種工程分析問題而開發(fā)的多用途有限元分析程序。這個(gè)系統(tǒng)稱為NASA Structural Analysis System，命名為Nastran。20世紀(jì)60年代初，美國(guó)宇航局為登月需要，決定使用有限元法開發(fā)大型結(jié)構(gòu)分析系統(tǒng)，并能在當(dāng)時(shí)所有大型計(jì)算機(jī)上運(yùn)行。MacNeal及Scherndler(即MSC公司創(chuàng)始人)是開發(fā)小組主要成員。Nastran程序最早在1969年通過COSMIC

(Computer Software Management and Information Center)對(duì)外發(fā)行，一般稱為COSMIC Nastran。之后又有各種版本的Nastran程序發(fā)行，其中以MSC公司所開發(fā)的MSC Nastran程序用戶最為廣泛。長(zhǎng)期以來(lái)MSC Nastran已成為標(biāo)準(zhǔn)版的Nastran，是全球應(yīng)用最廣泛的分析程序之一。

為了迎合企業(yè)準(zhǔn)確充分地模擬產(chǎn)品真實(shí)性能的需求，結(jié)合當(dāng)今計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展，從2001年以來(lái)，MSC公司投入了大量的研發(fā)力量進(jìn)行多學(xué)科技術(shù)的研發(fā)，在2006年成功發(fā)布了新一代的多學(xué)科仿真工具M(jìn)D Nastran。在繼承原有MSC Nastran強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上， 陸續(xù)集成了Marc、Dytran、Sinda、LS-Dyna 以及Actran等著名軟件的先進(jìn)技術(shù)，大大增強(qiáng)了Nastran在高級(jí)非線性、顯式非線性、熱分析、外噪聲分析等方面的功能。

2012年，MD Nastran和原先的MSC Nastran合并，統(tǒng)一名稱為MSC Nastran。

通過提供極限的并行設(shè)計(jì)仿真能力，MSC Nastran使企業(yè)能夠：

◆ 產(chǎn)品更快速投放市場(chǎng)—快速透徹了解整個(gè)設(shè)計(jì)性能，能夠使設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)速度更快和使整個(gè)方案時(shí)間縮短50%以上。

◆ 更低的制造成本— 在設(shè)計(jì)過程中更早地了解設(shè)計(jì)產(chǎn)品的性能，從而能夠在設(shè)計(jì)獲批準(zhǔn)之前發(fā)現(xiàn)和修改缺陷。同時(shí)，能夠更早地確定可加工性、優(yōu)化制造環(huán)節(jié)時(shí)間、減少材料余量和防止不必要設(shè)備的投資。

◆ 提高分析效率— 對(duì)共同分析數(shù)據(jù)模型的支持，避免了在不同學(xué)科仿真之間手工傳遞信息和數(shù)據(jù)。

◆ 改善產(chǎn)品質(zhì)量和降低維護(hù)成本— 通過對(duì)多學(xué)科之間復(fù)雜交互作用的準(zhǔn)確描述，MSC Nastran仿真結(jié)果更準(zhǔn)確地反映了真實(shí)結(jié)果，消除了使用過程中意想不到的操作錯(cuò)誤。

MSC Nastran多學(xué)科技術(shù)在仿真時(shí)支持多種學(xué)科之間的交互作用和耦合效應(yīng)，無(wú)論是線性、非線性、運(yùn)動(dòng)學(xué)，還是顯式動(dòng)力學(xué)，MSC Nastran都能夠讓多種學(xué)科一起工作，從而準(zhǔn)確地、適時(shí)地在多學(xué)科之間提供正確的工程和力學(xué)反饋。

功能模塊

MSC Nastran Base 基本包

MSC Nastran Basic 基本模塊

MSC Nastran Connectors 連接單元

MSC Nastran Adams Integration 與Adams集成接口

MSC Nastran Linear Contact 線性接觸

MSC Nastran Linear Structures Package 線性結(jié)構(gòu)包

MSC Nastran Basic 基本模塊

MSC Nastran Connectors 連接單元

MSC Nastran Adams Integration 與Adams集成接口

MSC Nastran Linear Contact 線性接觸

MSC Nastran Dynamics 動(dòng)力學(xué)模塊

MSC Nastran DMAP 語(yǔ)言

MSC Nastran Heat Transfer 熱傳分析

MSC Nastran SMP 共享內(nèi)存的并行分析

MSC Nastran Dynamics Design Analysis Method(DDAM) 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法

MSC Nastran Acoustics 內(nèi)聲場(chǎng)模塊

MSC Nastran Superelements 超單元

MSC Nastran Nonlinear 非線性模塊

MSC Nastran LS Productivity Bundle

MSC Nastran 線性結(jié)構(gòu)包

Patran Basic

Patran Exchange

MSC Nastran Structures Package 結(jié)構(gòu)包

MSC Nastran Basic 基本模塊

MSC Nastran Connectors 連接單元

MSC Nastran Adams Integration 與Adams集成接口

MSC Nastran Linear Contact 線性接觸

MSC Nastran Dynamics 動(dòng)力學(xué)模塊

MSC Nastran DMAP 語(yǔ)言

MSC Nastran Heat Transfer 熱傳分析

MSC Nastran SMP 共享內(nèi)存的并行分析

MSC Nastran Dynamics Design Analysis Method(DDAM) 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法

MSC Nastran Acoustics 內(nèi)聲場(chǎng)模塊

MSC Nastran Superelements 超單元

MSC Nastran Nonlinear 非線性模塊

MSC Nastran Implicit Nonlinear(SOL600) 隱式非線性(SOL600)

MSC Nastran Implicit Nonlinear Marc Translator(SOL600)Marc轉(zhuǎn)換器

MSC Nastran Implicit Nonlinear Shape Memory Materials(SOL600)隱式非線性形狀記憶合金

MSC Nastran Implicit Nonlinear Hemi Cube View Factors(SOL600) 隱式非線性半立方視角系數(shù)

MSC Nastran Design Optimization 設(shè)計(jì)優(yōu)化

MSC Nastran Multi-Model Optimization 多模型優(yōu)化

MSC Nastran ACMS 自動(dòng)部件模態(tài)綜合法

可選學(xué)科包

MSC Nastran Dynamics 動(dòng)力學(xué)模塊

MSC Nastran MD Implicit NL Package MD隱式非線性包

MSC Nastran Advanced Nonlinear(SOL400) 高級(jí)非線性(SOL400)

MSC Nastran Advanced Thermal (RC Network) 高級(jí)熱分析模塊

MSC Nastran Advanced Acoustics(EFEA/EBEA) 高級(jí)聲學(xué)模塊

MSC Nastran MD Explicit NL Package (2 coresincluded) 顯式非線性包

MSC Nastran LS-DYNA Translator LS-DYNA轉(zhuǎn)換器

MSC Nastran Explicit Nonlinear(SOL700) 顯式非線性(SOL700)

MSC Nastran Explicit Nonlinear(SOL700) Multi-Processor 2-CPU顯式非線性并行2-CPU

MSC Nastran MD Explicit NL Package (35 coresincluded)

MSC Nastran LS-DYNA Translator LS-DYNA轉(zhuǎn)換器

MSC Nastran Explicit Nonlinear(SOL700) 顯式非線性(SOL700)

MSC Nastran Explicit Nonlinear(SOL700) Multi-Processor 35-CPU 顯式非線性并行35-CPU

MSC Nastran MSC Explicit NL Package (500 coresincluded)

MSC Nastran LS-DYNA Translator LS-DYNA轉(zhuǎn)換器

MSC Nastran Explicit Nonlinear(SOL700) 顯式非線性(SOL700)

MSC Nastran Explicit Nonlinear(SOL700) Multi-Processor 500-CPU 顯式非線性并行500-CPU

MSC Nastran Implicit Nonlinear Package (2 coresincluded) 隱式非線性包

MSC Nastran Implicit Nonlinear(SOL600) 隱式非線性(SOL600)

MSC Nastran Implicit Nonlinear Marc Translator(SOL600)Marc轉(zhuǎn)換器

MSC Nastran Implicit Nonlinear Shape Memory Materials(SOL600) 隱式非線性形狀記憶合金

MSC Nastran Implicit Nonlinear Hemi Cube View Factors(SOL600) 隱式非線性形半立方視角系數(shù)

MSC Nastran Implicit Nonlinear Multi-Processor 2-CPU 隱式非線性并行2-CPU

MSC Nastran Optimization Package 優(yōu)化包

MSC Nastran Design Optimization 設(shè)計(jì)優(yōu)化

MSC Nastran Multi-Model Optimization 多模型優(yōu)化

MSC Nastran Heat Transfer：傳熱分析

MSC Nastran Nonlinear：非線性模塊

可選模塊

MSC Nastran ACMS 自動(dòng)部件模態(tài)綜合法

MSC Nastran Acoustics 內(nèi)聲場(chǎng)模塊

MSC Nastran Advanced PFA 高級(jí)PFA (Progressive FailureAnalysis)

MSC Nastran Aeroelasticity I 氣彈I

MSC Nastran Aeroelasticity II 氣彈II

MSC Nastran Dynamics Design Analysis Method(DDAM) 動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)分析方法

MSC Nastran Design Optimization 設(shè)計(jì)優(yōu)化

MSC Nastran DMAP 語(yǔ)言

MSC Nastran Exterior Acoustics外噪聲分析

MSC Nastran Krylov Solver 求解器

MSC Nastran Multi-Model Optimization 多模型優(yōu)化

MSC Nastran Superelements 超單元

MSC Nastran Rotordynamics 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)

可選HPC模塊

MSC Nastran DMP (Unlimited cores)分布式并行模塊

MSC Nastran GPU (unlimited cores) GPU支持模塊

MSC Nastran SMP (Unlimited cores) 共享內(nèi)存并行模塊

可選 SOL 600 非線性HPC模塊

MSC Nastran Implicit HPC - 3rd through 4th core

MSC Nastran Implicit HPC - 5rd through 8th core

MSC Nastran Implicit HPC - 9rd through 16th core

MSC Nastran Implicit HPC - 17rd through 32th core

MSC Nastran Implicit HPC - 33rd and above

可選 SOL 700 非線性HPC模塊

MSC Nastran Explicit HPC - 3rd core

MSC Nastran Explicit HPC - 4th core

MSC Nastran Explicit HPC - 5th through 70th core

MSC Nastran Explicit HPC - 71st through 100th core

MSC Nastran Explicit HPC - 101st through 200th core

MSC Nastran Explicit HPC - 201st through 500th core

MSC Nastran Explicit HPC - 501st through 1000th core