Есть вопрос?

Вам необходимо приобрести лицензию на программный комплекс и грамотно провести его внедрение на предприятии или нужна консультация по выбору системы?

Позвоните нам: +7 (812) 740-18-00
или заполните предварительную заявку, и специалисты соответствующего подразделения в ближайшее время свяжутся с Вами.

Nastran и др системы

Есть вопрос?

Вам необходимо приобрести лицензию на программный комплекс и грамотно провести его внедрение на предприятии или нужна консультация по выбору системы?

Позвоните нам: +7 (812) 740-18-00
или заполните предварительную заявку, и специалисты соответствующего подразделения в ближайшее время свяжутся с Вами.

MSC Nastran

Главный продукт MSC - MSC Nastran - наиболее надёжный мультидисциплинарный решатель в мире в области расчёта напряжённо-деформированных состояний, вибраций, динамического и нелинейного поведения реальных систем.

В течение уже более чем сорока лет MSC Nastran демонстрирует свою точность и эффективность, позволяя компаниям-пользователям сберечь миллионы долларов, евро, рублей в сфере разработки и доводки высокотехнологичной продукции. Постоянно развиваясь, он аккумулирует в себе достоинства новейших технологий, методов, алгоритмов и потому остается ведущей системой конечно-элементного анализа в мире. Теперь MSC Nastran превратился в программный комплекс, объединяющий лучшие в своем классе системы компьютерного инженерного анализа, в том числе, собственно MSC Nastran, Marc, LS-DYNA, Actran, Sinda в одну полностью интегрированную программную систему для проведения многодисциплинарного моделирования на предприятиях различного масштаба.

 

Расчет усталостной прочности
и долговечности кабины магистрального тягача Navistar Heavy Duty Truck. Расчетная модель кабины насчитывала свыше ста тысяч конечных элементов
и более полумиллиона степеней свободы

Планирование экспериментов
и оценка полученных экспериментальных данных

Оптимизация конструкций путем вариации параметров формы, свойств и размеров

Основные типы расчётов

MSC Nastran за счёт своих “классических” возможностей, совершенствуемых с начала разработки этого программного пакета, обеспечивает полный набор наиболее востребованных типов расчетов, включая

  • расчет напряженно-деформированного состояния и запасов прочности,
  • расчёт частот и форм собственных колебаний,
  • расчёт устойчивости,
  • расчёт характеристик статического и динамического нагружения изделия в линейной и нелинейной постановках,
  • расчёт с учётом сложного контактного взаимодействия,
  • расчёт характеристик теплопередачи,
  • расчет критических частот и вибраций роторных машин,
  • расчёт частотных характеристик (передаточных функций) изделия,
  • расчёт отклика изделия на стационарные случайные нагрузки и импульсное широкополосное воздействие,
  • исследование конструкции изделия с учётом аэроупругости на дозвуковых и сверхзвуковых скоростях,
  • моделирование совместной работы объекта управления и системы управления (в том числе систем терморегулирования).
Библиотека материалов

В MSC Nastran предусмотрена возможность моделирования практически всех типов материалов:

  • изотропные материалы
  • ортотропные материалы
  • анизотропные материалы
  • материалы с температурно-зависимыми характеристиками
  • гиперупругие материалы
  • композиционные материалы
Библиотека элементов

В MSC Nastran предусмотрена возможность моделирования практически всех типов элементов, включая использование элементов высокого порядка аппроксимации (P-элементы), которые хорошо отражают криволинейную геометрию конструкции, автоматически адаптируются к желаемому уровню точности и обеспечивают высокую точность при детальном расчете напряжений.

  • Скалярные и специальные элементы
  • 1D балочные 
  • 2D оболочечные
  • 3D объемные 
  • Элементы демпфирования 
  • Нелинейные элементы для анализа статических и переходных процессов
  • «Жесткие» элементы (кинематические межузловые связи)
  • Элементы для моделирования точечной и шовной сварки, болтовых и заклепочных соединений
  • Специальные элементы для акустических расчетов
  • P-элементы высокого порядка аппроксимации
  • Элементы-интерполяторы
  • Элементы для моделирования композитных конструкций
  • Осесимметричные элементы
  • Вершина трещины
  • Элементы общего назначения
  • Элемент-коннектор
  • Суперэлементы (подконструкции)
  • и др.
Суперэлементы

В состав расширенных функций MSC Nastran входит технология суперэлементов (подконструкций), включающая продвинутые методы динамической конденсации, модальный синтез и развитые методы анализа динамики сложных структур на основе суперэлементов и формулировок метода Крейга–Бамптона. Применение технологии суперэлементов позволяет выполнять расчёты с использованием конечно-элементных моделей, размерность которых превосходит возможности имеющейся вычислительной техники, а также существенно сокращать трудозатраты и затраты времени при исследовании влияния локальных модификаций конструкции на характеристики изделия в сборе. Технология суперэлементов MSC Nastran является де-факто стандартом в международном ракетно-космическом сотрудничестве, где при создании новых изделий широко развита кооперация, но, в тоже время, актуальным является вопрос сохранения конфиденциальности конструкции различных компонентов ракетно-космической системы. Применение технологии суперэлементов MSC Nastran позволяет участникам проектов обмениваться конечно-элементными моделями изделий и не разглашать своё know-how.

Многоуровневая структура MSC Nastran

Программные модули нижнего уровня разработаны преимущественно с использованием языка Fortran.

Модули верхнего уровня построены с использованием внутреннего языка Direct Matrix Abstraction Program (DMAP). Пользователи MSC Nastran могут разрабатывать свои проблемно-ориентированные модули на языке DMAP и включать их в MSC Nastran, создавая новые собственные решения.

Еще более высокий уровень - внедрение в структуру MSC Nastran технологии Service Component Architecture (SCA), для интеграции специально разработанных пользователем программных компонентов в расчётную конечно-элементную модель изделия, что существенно расширяет возможности учёта «тонких» особенностей моделируемого изделия.

Автоматическая оптимитизация конструкций

MSC Nastran предоставляет в распоряжение пользователя эффективный аппарат оптимизации изделий для задач статики, устойчивости, установившихся и неустановившихся динамических процессов, собственных частот и форм колебаний, акустики и аэроупругости. Оптимизация проводится на основе выбранных типов расчета путем вариации параметров формы, размеров и свойств конструкции. Благодаря своей эффективности алгоритмы оптимизации обрабатывают неограниченное число проектных параметров и ограничений. Масса, напряжения, перемещения, частоты собственных колебаний и многие другие характеристики могут рассматриваться либо в качестве целевых функций проекта (в 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.

“Обычная” параметрическая оптимизация осуществляется, например, путем подбора толщины группы оболочечных элементов, оптимизация формы компонента - путём изменения координат узлов конечно-элементной модели. MSC Nastran позволяет также выполнять топологическую (изменение геометрической топологии объекта), топографическую (поиск формы и глубины выштамповок на детали из тонколистового материала) и топометрическую (поиск оптимальной толщины для каждого конечного элемента по отдельности) оптимизации. Эти функции значительно расширяют возможности применения MSC Nastran для автоматического проектирования силовых схем изделий, в максимальной степени удовлетворяющих заданным требованиям. MSC Nastran включает уникальную функцию оптимизации конструкции с неограниченными изменениями ее геометрической формы (изменение геометрической топологии объекта) при минимизации веса и удовлетворении граничным условиям по прочности, когда на основе объемной массивной заготовки MSC Nastran автоматически создает оптимальную ажурную конструкцию.

Согласование расчетной модели с результатами эксперимента

Широкие возможности оптимизации позволяют использовать MSC Nastran для автоматической идентификации компьютерной расчетной модели, при этом целевая функция, подлежащая минимизации, определяется как величина рассогласования результатов расчета и эксперимента, а в качестве варьируемых параметров выбираются наименее достоверные расчетные параметры конструкции.

Результат решения такой задачи - «новая» конечно-элементная модель, свойства которой соответствуют свойствам физического образца.

Моделирование динамики роторных машин

В составе MSC Nastran имеются специальные возможности моделирования динамики роторных машин:

  • анализ установившихся и переходных динамических процессов на базе как упрощенных массово-стержневых моделей, так и на основе подробных 3D CAD моделей;
  • исследование спектров собственных частот и форм колебаний отдельных деталей и узлов в поле центробежных сил и при действии гироскопических моментов с анализом распределения относительных напряжений при колебаниях по собственным формам, построение диаграмм Кемпбелла и Найквиста;
  • построение математических моделей динамического поведения роторных машин (в том числе многовальных) с учетом нелинейных характеристик опор;
  • исследования критических частот вращения роторов, анализ условий возникновения и параметров прямой и обратной прецессий, изучение реакций на обрыв лопаток и касание ротора о статор;
  • анализ вибрационных характеристик машины при моделировании дисбалансов роторов с учетом реальных условий закрепления машины на объекте.
Специальные возможности расчета композитных материалов MSC Nastran в сочетании с пакетом Patran

В MSC Nastran имеются специальные возможности по выполнению расчёта с учётом особенностей композиционных материалов (числа слоёв, их ориентации, характеристик материалов волокна и матрицы). Особенно эффективно эти возможности реализуются при использовании MSC Nastran в сочетании со специальной опцией программного пакета Patran – Patran Laminate Modeler, обеспечивающей быструю подготовку высокоточных конечно-элементных моделей конструкций из композиционных материалов и эффективную обработку результатов.

MSC Nastran и идеология многодисцилинарных расчетов

Интеграция в MSC Nastran решателей, основанных на разных математических принципах (неявных и явных решателей) позволяет с высокой эффективностью моделировать процессы последовательных этапов функционирования изделий, характеризующихся существенно разными характерами протекающих процессов.

Оснащение MSC Nastran новыми решателями (SOL 400, SOL 700, технология SCA, интеграция с решателем Actran и др.), даёт пользователям возможность перейти от узкоспециализированных инструментов моделирования и анализа к интегрированному решению в масштабах предприятия. Использование единой расчетной модели для многодисциплинарного моделирования позволяет минимизировать время, обычно затрачиваемое на подготовку множества расчетных моделей, преобразование и передачу данных от одной расчетной модели в одной системе инженерного анализа к другой модели в другой системе (решается проблема устранения вносимых при таких преобразованиях ошибок, тем самым повышается точность решения).

MSC Nastran SOL 600 на базе встроенного решателя Marc

Специальные последовательности решения SOL 600 ориентированны на решение задач анализа существенно нелинейного поведения изделия, решение задач многодисциплинарного анализа, задач расчёта последовательного нагружения изделия воздействиями разной природы (тепло - прочность и др.).

Преимущество использования SOL 600 состоит в возможности доступа к эффективным инструментам решателя Marc при работе в среде хорошо знакомого огромному количеству пользователей структурированного интерфейса MSC Nastran. Решение задач в MSC Nastran с использованием SOL 600 с высокой эффективностью выполняется на многопроцессорных компьютерных кластерах.

MSC Nastran SOL 400 на базе алгоритмов программного пакета Sinda

MSC Nastran SOL 400 достигает повышения эффективности и точности решения статических и динамических задач, усовершенствования алгоритмов учёта 3D контактного взаимодействия частей расчётной модели, внедрения новых алгоритмов решения тепловых задач (алгоритмы, применяемые в программном пакете Sinda), расширения возможностей решения многодисциплинарных задач путём объединения различных видов анализа (пример: тепловой расчет – статика – динамика) в единый расчетный случай с целью проведения комплексного исследования работы изделия за один запуск модели на расчет, сокращения затрат времени на вычисления за счёт повышения эффективности решателей и др.

MSC Nastran SOL 700 на базе решателей LS-DYNA и Dytran

MSC Nastran SOL 700 предназначена преимущественно, для моделирования высокоскоростного нагружения изделий, включая их большие деформации и разрушение (например, соударения различных объектов, технологические процессы типа штамповки, ковки и т.п.), а также динамического взаимодействия изделия и газовой или жидкой среды (например, взаимодействие подушки безопасности и манекена в процессе столкновения автомобиля и т.п.). В SOL 700 для решения нелинейных задач применяется высокоэффективная явная схема интегрирования. Встроенные решатели LS-DYNA и Dytran снижают время, требуемое для подготовки расчетной модели и повышают точность многодисциплинарного анализа. Производительность SOL 700 особенно высока при решении задач на многопроцессорных вычислительных комплексах.

Решение акустических задач MSC Nastran, в том числе, с методами EFEA и BFEA, с интеграцией с пакетом Actran

Задачи внутренней акустики MSC Nastran решаются с применением “традиционных” конечно-элементных подходов, а для решения внешнеакустических задач предлагаются специальные алгоритмы, в основу которых положены бесконечные элементы. Комбинация этих методов позволяет решать достаточно широкий круг задач акустического анализа, однако ещё большей эффективности можно достичь при использовании возможностей интеграции MSC Nastran и специализированного программного пакета для акустических расчётов Actran для решения виброакустических задач с акустической средой малой плотности (например, с воздухом).

Для решения акустических задач наряду с традиционным конечно-элементным методом и методом, основанным на бесконечных элементах могут быть использованы методы, основанные на энергетических конечно-элементном и гранично-элементном методах (методы EFEA и BFEA), которые также представлены в составе MSC Nastran.

Интеграция MSC Nastran с системой Adams для точного анализа динамики изделий

В MSC Nastran также имеется возможность передачи моделей упругих тел в систему Adams для дальнейшего использования их в этом программном комплексе при построении расчётных моделей машин, механизмов и изделий в сборе. Такой метод обеспечивает учёт упругих свойств тел, имеющих пространственную форму любой сложности, что позволяет выполнять точный анализ динамики изделий с учётом податливости их компонентов. Таким образом, интеграция двух мощных программных комплексов MSC Nastran и Adams позволяет моделировать и проводить точный анализ функционирования сложных современных изделий с учетом реальных условий их эксплуатации.

Интеграция MSC Nastran с пре-постпроцессорами Patran и SimXpert

Тесная связь MSC Nastran с пре- и постпроцессорами Patran и SimXpert обеспечивает полностью интегрированную среду для моделирования и анализа результатов. Все ведущие производители систем автоматизированного проектирования, учитывая лидирующие позиции MSC Nastran на рынке конечно-элементных продуктов, предусматривают интерфейсы с программными пакетами Patran и SimXpert. В результате MSC Nastran гибко интегрируется в любую имеющуюся среду проектирования.

Преимущества MSC Nastran

Основу MSC Nastran составляют отработанная технология элементов и надежные численные методы. Численные методы разреженных матриц, используемые при любом типе расчетов, значительно повышают скорость вычислений и минимизируют объем требуемой дисковой памяти, что повышает эффективность обработки данных. MSC Nastran работает на персональных компьютерах, рабочих станциях, кластерах, суперкомпьютерах и предусматривает возможности векторной и параллельной обработки данных на вычислительных комплексах, которые поддерживают эти функции.

MSC Nastran – это современная расчетная суперсистема. Тесная интеграция MSC Nastran через Patran, SimXpert и SimManager с другими системами высокого уровня: Adams, Fatigue, FlightLoads and Dynamics, Marc, Mvision, Dytran, Easy5, SimDesigner, а также интеграция со всеми известными системами CAD/CAM/CAE реализует совершенно новый по своей широте и глубине системный уровень моделирования и многодисциплинарного анализа. Практически, на компьютере создается точная виртуальная модель изделия и, еще до начала производства, всесторонне исследуется его функционирование в рабочих и экстремальных условиях, тем самым, совершенствуя изделие, повышая его качество, надежность, безопасность, технологичность и экономичность на основе “компьютерных испытаний”. Этот совершенно новый уровень интегрированной среды наукоемких инженерных компьютерных систем реализует современные технологии Виртуальной Разработки Изделий.

MSC Nastran закрывает “белые пятна” в существующих технологиях инженерного моделирования предприятий и тем самым сокращает долю затрат на системы инженерного анализа в общей сумме инвестиций в разработки. Мощные конкурентные преимущества, которые дает MSC Nastran предприятиям-разработчикам изделий, позволяют им разрабатывать и выпускать лучшие в своей отрасли изделия в самые короткие сроки с одновременным снижением затрат на разработку и повышением прибыли.