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.
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
Динамические расчеты
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
Расчет в нелинейной постановке
Спектральный анализ
Рестарт для использования при анализе результатов предшествующих расчетов
Учет "остаточных векторов" для повышения точности динамических расчетов
Эффективные методы вычисления результатов при модальном решении динамических задач
Матричный метод
Метод перемещений
Метод ускорений
Оптимизация расчетной модели при (поли)гармоническом воздействии, переходном процессе, при анализе акустических явлений
Нелинейные расчеты
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
Гиперупругость
Нелинейная упругость при малых деформациях
Термоупругость
Вязкоупругость (ползучесть)
Комбинация вязкоупругости и пластичности
Моделирование геометрической нелинейности
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
Моделирование сложных граничных условий
Контактное взаимодействие с помощью GAP-элементов и SLIDE LINE
Задание принудительной деформации
Использование возможности рестарта для учета особых условий работы изделия
Анализ устойчивости конструкции в нелинейной постановке
Модальный анализ предварительно напряженных конструкций
Совместимость с линейным анализом
Простота адаптации линейной модели для нелинейного анализа
Все линейные элементы применимы при нелинейном анализе
Автоматизированные методы решения
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
Расчеты теплопередачи
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
Учет особенностей свободной конвекции:
температурно-зависимый коэффициент теплообмена;
коэффициент теплообмена, зависящий от градиента температур
коэффициент теплообмена, зависящий от времени
нелинейные зависимости характеристик конвективного теплообмена
Учет особенностей вынужденной конвекции:
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)
Учет особенностей излучения в пространство:
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
Тепловые нагрузки:
направленное излучение тепла;
излучение по нормали к поверхности;
точечные источники тепла;
температурно-зависимая интенсивность излучения;
интенсивность излучения, зависящая от времени
Температурные граничные условия:
постоянные температуры для установившихся процессов;
изменяющиеся во времени температуры для переходных процессов
Начальные условия:
задание начальных температур для анализа нелинейных установившихся процессов;
задание начальных температур для всех типов переходных процессов
Специальные возможности расчетов теплопередачи:
задание пользователем законов изменения коэффициента теплообмена, массового расхода жидкости (газа), интенсивности излучения;
нелинейные функциональные зависимости при моделировании переходных процессов;
