Nastran - Nastran

Nastran
Desenvolvedor (s) MSC Software , NEi Software , Siemens Digital Industries Software
Versão estável
2014 ; 7 anos atrás ( 2014 )
Repositório
Escrito em Fortran
Sistema operacional Plataforma cruzada
Modelo Simulador de Análise de Elementos Finitos
Licença EULA proprietário

NASTRAN é um programa de análise de elemento finito (FEA) que foi originalmente desenvolvido para a NASA no final dos anos 1960 sob financiamento do governo dos Estados Unidos para a indústria aeroespacial. A MacNeal-Schwendler Corporation (MSC) foi uma das principais e originais desenvolvedoras do código NASTRAN publicamente disponível . O código-fonte NASTRAN está integrado em vários pacotes de software diferentes, que são distribuídos por uma série de empresas.

História

A revisão anual de 1964 do programa de pesquisa de dinâmica estrutural da NASA revelou que os centros de pesquisa estavam desenvolvendo separadamente um software de análise estrutural que era específico para suas próprias necessidades. A revisão recomendou que um único programa de software genérico deveria ser usado em seu lugar. Em resposta, um comitê ad hoc foi formado. O comitê determinou que nenhum software existente poderia atender aos seus requisitos. Eles sugeriram estabelecer um projeto cooperativo para desenvolver este software e criaram uma especificação que descreveu as capacidades do software.

Um contrato foi concedido à Computer Sciences Corporation (CSC) para desenvolver o software. O primeiro nome usado para o programa durante seu desenvolvimento na década de 1960 foi GPSA, uma sigla para General Purpose Structural Analysis. O eventual nome formal aprovado pela NASA para o programa, NASTRAN, é um acrônimo formado por NA SA STR ucture AN alysis . O sistema NASTRAN foi lançado para a NASA em 1968. No final dos anos 1960, a MacNeal-Schwendler Corporation (MSC) começou a comercializar e oferecer suporte a sua própria versão do NASTRAN, chamada MSC / NASTRAN (que eventualmente se tornou MSC.Nastran). A arquitetura de software original foi desenvolvida por Joe Mule (NASA) e Gerald Sandler (NASA), e Stephen Burns (Universidade de Rochester).

O aplicativo de software NASTRAN foi escrito para ajudar a projetar veículos espaciais mais eficientes, como o Ônibus Espacial. NASTRAN foi lançado ao público em 1971 pelo Office of Technology Utilization da NASA. O uso comercial do NASTRAN tem ajudado a analisar o comportamento de estruturas elásticas de qualquer tamanho, forma ou finalidade. Por exemplo, a indústria automotiva usa o programa para projetar sistemas de suspensão dianteira e articulações de direção. Ele também é usado no projeto de ferrovias e carros, pontes, usinas de energia, arranha-céus e aeronaves. Estima-se que apenas o programa tenha retornado US $ 701 milhões em economia de custos de 1971 a 1984. A NASTRAN foi incluída no Hall da Fama de Tecnologia Espacial da Fundação Espacial dos EUA em 1988, uma das primeiras tecnologias a receber essa prestigiosa homenagem.

O programa NASTRAN evoluiu em muitas versões. Cada nova versão contém aprimoramentos na capacidade de análise e desempenho numérico. Hoje, NASTRAN é amplamente utilizado em todo o mundo nas indústrias aeroespacial, automotiva e marítima. Tem sido afirmado que NASTRAN é o padrão da indústria para tipos básicos de análise de estruturas aeroespaciais, por exemplo, análises lineares, elásticas, estáticas e dinâmicas.

Em 2001, a NASA lançou com o pacote "NASA Classics" também o código-fonte da NASTRAN para o público por meio do Open Channel Software mediante pagamento de taxas.

Em novembro de 2002, a MSC Software chegou a um acordo final com a FTC para resolver um caso antitruste contra a empresa em conexão com duas aquisições de fornecedores CAE rivais, Universal Analytics, Inc. (UAI) e Computerized Structural Analysis & Research Corp. (CSAR). O FTC alegou que as aquisições representavam atividades anticompetitivas. Sob os termos do acordo, a MSC vendeu uma cópia clone de seu software Nastran atual. A alienação ocorreu por meio de licenças livres de royalties, perpétuas e não exclusivas para a UGS Corporation . A UGS Corporation foi adquirida pela Siemens em 2007.

Versões comerciais do NASTRAN estão disponíveis atualmente em vários fornecedores.

Arquitetura de software

NASTRAN é escrito principalmente em FORTRAN e contém mais de um milhão de linhas de código. NASTRAN é compatível com uma grande variedade de computadores e sistemas operacionais, desde pequenas estações de trabalho até os maiores supercomputadores .

NASTRAN foi projetado desde o início para consistir em vários módulos. Um módulo é uma coleção de sub-rotinas FORTRAN projetadas para realizar uma tarefa específica - processamento da geometria do modelo, montagem de matrizes, aplicação de restrições, resolução de problemas de matriz, cálculo de quantidades de saída, conversação com o banco de dados, impressão da solução e assim por diante. Os módulos são controlados por uma linguagem interna chamada Direct Matrix Abstraction Program (DMAP).

Cada tipo de análise disponível é chamado de sequência de solução.

Alguns dos códigos de sequência de solução mais comuns são:

  • 101 - Estática Linear
  • 103 - Modal
  • 105 - Flambagem
  • 106 - Estática Não Linear
  • 107 - Autovalor complexo direto
  • 108 - Resposta de frequência direta
  • 109 - Resposta Transiente Direta
  • 110 - Autovalor do Complexo Modal
  • 111 - Resposta de frequência modal
  • 112 - Resposta transitória modal
  • 129 - Transiente Não Linear
  • 144 - Análise Aeroelástica Estática
  • 145 - Flutter / Análise aeroservoelástica
  • 146 - Análise Aeroelástica Dinâmica
  • 153 - Estático não linear acoplado com transferência de calor
  • 159 - Transiente não linear acoplado com transferência de calor
  • 187 - Método de Análise de Projeto Dinâmico
  • 200 - Otimização de Design e Análise de Sensibilidade
  • 400 - Não linear estático e dinâmico (implícito) (MSC.NASTRAN nativo, substitui 106, 129, 153 e 159 - parte de MSC.NASTRAN)
  • 401 - Estático não linear, dinâmico, comprimento do arco, modal, etc. (Simcenter Nastran, anteriormente NX Nastran)
  • 402 - Não Linear Estático e Dinâmico (implícito) ( SAMCEF baseado para NX.NASTRAN)
  • 600 - Não linear estático e dinâmico (implícito) (front-end para MSC.Marc - parte do MSC.NASTRAN)
  • 601 - Implícito não linear ( ADINA para NX Nastran, não estará mais disponível no NX NASTRAN após 2020)
  • 700 - Não linear explícito (LS Dyna mais MSC.Dytran - parte de MSC.NASTRAN)
  • 701 - Não linear explícito ( ADINA para NX Nastran, não estará mais disponível no NX NASTRAN após 2020)
Exemplo de MSC. Modelo de análise Nastran

Software associado

NASTRAN é principalmente um solucionador para análise de elementos finitos . Não possui funcionalidade que permita construir graficamente um modelo ou malha. Todas as entradas e saídas do programa estão na forma de arquivos de texto. No entanto, vários fornecedores de software comercializam pré e pós-processadores projetados para simplificar a construção de um modelo de elemento finito e a análise dos resultados. Essas ferramentas de software incluem funcionalidade para importar e simplificar a geometria CAD , criar malha com elementos finitos e aplicar cargas e restrições. As ferramentas permitem ao usuário enviar uma análise ao NASTRAN, importar os resultados e mostrá-los graficamente. Além dos recursos de pré e pós-processamento, vários fornecedores Nastran integraram recursos não lineares mais avançados em seus produtos Nastran.

Opções NASTRAN

Estão disponíveis as seguintes opções de software, com base no código-fonte original NASTRAN:

MSC Nastran

O MSC Nastran é o produto comercial original da Nastran iniciado pelo Dr. Richard MacNeal e Robert Schwendler em 1963. O MSC Nastran é comumente utilizado para realizar análises estruturais. Embora utilizado em todos os setores, ele mantém um grande número de seguidores nas indústrias aeroespacial e automotiva para realizar análises computacionais de tensão e deformação de componentes e modelos de estruturas em nível de sistema. Desde 1963, o MSC Nastran continuou a evoluir e estender recursos para análise dinâmica, rotodinâmica, não linear, térmica, de alto impacto, NVH, interativa estrutural de fluido e análise de fadiga. Hoje, ele se une ao MSC Marc e ao LS-Dyna para fornecer soluções de análise acoplada altamente não linear.

NASTRAN-xMG

Construído a partir do mesmo código base do software NASTRAN original criado pela NASA que inclui a arquitetura NASTRAN original e a linguagem DMAP, o NASTRAN-xMG oferece tamanho de problema ilimitado, tecnologia de resolução de alta velocidade e opções de análise de subestruturação. O principal fundador da empresa é o Dr. Richard H. MacNeal.

NEi Nastran

NEi Nastran é um solver de análise de elemento finito de propósito geral usado para analisar tensões lineares e não lineares, dinâmica e características de transferência de calor de estruturas e componentes mecânicos. Ele está disponível em uma variedade de plataformas, incluindo Windows de 32/64 bits e Linux. Este software foi adquirido pela Autodesk em maio de 2014.

Simcenter Nastran (anteriormente conhecido como NX Nastran)

O NX Nastran resultou de uma ação da FTC contra a MSC Corporation por suposta atividade antitruste. O acordo antitruste permitiu a compra em 2003 de uma licença perpétua sem royalties para o código-fonte MSC.Nastran 2001 pela UGS . UGS era anteriormente a divisão Unigraphics da EDS . Os recursos CAE do Nastran foram adicionados ao CAD e outros componentes do NX Unigraphics para formar o pacote de gerenciamento do ciclo de vida do produto EDS / UGS PLM Solutions . Esta linha de produtos foi adquirida pela SIEMENS em 2007 e tornou-se Siemens Digital Industry Software .

A compra incluiu uma licença perpétua, mundial, livre de royalties , não exclusiva do programa de software MSC.Nastran v2001, outros ativos relacionados ao software e todos os direitos autorais e de marca comercial adquiridos como resultado das aquisições da MSC da Universal Analytics Inc. e da Computerized Structural Analysis & Research Corp. em 1999.

Simcenter Nastran (NX Nastran) agora faz parte do portfólio de produtos Simcenter da Siemens Digital Industry Software como um dos principais solucionadores em seu aplicativo Simcenter 3D CAE.

OCF Nastran

As cópias de origem e binárias do Nastran estão disponíveis na Open Channel Foundation por uma taxa de licença anual. Isso fazia parte da distribuição da coleção NASA COSMIC do National Technology Transfer Center. Foi publicado em junho de 2015 no GitHub .

Filhos

O sucesso da NASTRAN levou ao desenvolvimento de muitos outros softwares de elementos finitos. Um desses softwares é o ASTROS, que estendeu a capacidade do tipo NASTRAN para incluir otimização estrutural. Atualmente ASTROS é mantido pela Zona Technology, Inc.

Concorrência

Atualmente, existem vários produtos FEA disponíveis comercialmente, alguns deles sendo capazes de ler o formato de entrada NASTRAN, embora não tenham o nome NASTRAN. Muitos deles estão listados na Lista de pacotes de software de elementos finitos , CAE e FEA páginas (veja categorias abaixo).

Referências