MSC Nastran

Analisi strutturale multidisciplinare
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MSC Nastran è un’applicazione per l’analisi strutturale multidisciplinare utilizzata dagli ingegneri per condurre analisi statiche, dinamiche e termiche in domini lineari e non-lineari; integra un’ottimizzazione strutturale automatica e tecnologie evolute per l’analisi a fatica, ottenute tramite l’High Performance Computing.

Gli ingegneri utilizzano MSC Nastran per assicurarsi che i sistemi strutturali dispongano della resistenza, della rigidezza e della durevolezza necessarie per evitare rotture (sollecitazioni eccessive, risonanza, instabilità o pericolose deformazioni) che potrebbero compromettere la sicurezza e la funzionalità strutturale. MSC Nastran consente inoltre di migliorare il risparmio energetico e il comfort dei passeggeri.

Le aziende possono trarre beneficio dall’esclusivo approccio multidisciplinare all’analisi strutturale offerto da MSC Nastran in diverse fasi del processo di sviluppo dei prodotti. MSC Nastran può essere utilizzato per:

  • creare prototipi virtuali nelle fasi iniziali del processo di progettazione, con un conseguente risparmio sui costi tradizionalmente associati alla prototipazione fisica;
  • porre rimedio ai problemi strutturali che possono verificarsi durante il servizio di un prodotto, riducendo così tempi di inattività e costi;
  • ottimizzare le performance dei progetti esistenti o svilupparne elementi distintivi, così da ottenere vantaggi competitivi nel settore.

MSC Nastran si basa su metodi numerici sofisticati, fra cui il più noto e diffuso è il metodo a elementi finiti (FE, Finite Element). I problemi FE non-lineari possono essere risolti con tecniche numeriche implicite integrate. Sono disponibili diversi algoritmi di ottimizzazione, fra cui MSCADS e IPOPT. La capacità a fatica in MSC Nastran è stata sviluppata congiuntamente da nCode International Ltd. e MSC Software.

Vantaggi di MSC Nastran

 

Le soluzioni più comuni per l’analisi strutturale sono dedicate a una o poche discipline. Per sviluppare un livello esaustivo di capacità di analisi ingegneristica, occorre acquistare soluzioni software multiple e formare gli utenti per ciascun nuovo strumento. MSC Nastran integra discipline di analisi multiple, così i clienti possono affrontare un’ampia varietà di problemi ingegneristici affidandosi a un’unica soluzione per l’analisi strutturale. Possono infatti:

  • utilizzare una sola piattaforma per condurre analisi lineari o non-lineari per diverse discipline, fra cui analisi statiche, dinamiche (incluse analisi acustiche e NVH), termiche e di instabilità, e ridurre la dipendenza dall'uso di molteplici programmi di diversi fornitori
  • condurre analisi a fatica con tecnologie integrate e ridurre il tempo solitamente necessario per la determinazione della vita a fatica
  • valutare il comportamento di materiali compositi avanzati e plastica rinforzata con fibre grazie a Progressive Failure Analysis e User Defined Service integrati per l’omogeneizzazione a campi medi in abbinamento a Digimat.

Testimonianze dei clienti

La soluzione integrata di MSC per i calcoli lineari e non-lineari facilita il riutilizzo di modelli, con un conseguente risparmio di tempo nella pre-elaborazione; ci consente inoltre di standardizzare i formati per lo scambio dei dati per i modelli della carrozzeria quando collaboriamo con altri reparti o fornitori esterni.”
MSC Nastran viene utilizzato per condurre analisi lineari e non-lineari delle sollecitazioni, oltre ad analisi dinamiche per diversi componenti e sottoassiemi che costituiscono la pompa. […] Le previsioni accurate durante queste simulazioni aiutano il team di Ricerca e sviluppo di C.R.I. Pumps a ridurre i test fisici e i tempi di sviluppo dei prodotti. Le simulazioni consentono inoltre ai nostri ingegneri di analizzare più varianti dei progetti e individuare i design ottimali, con un conseguente risparmio anche sui materiali.”
 

I singoli elementi strutturali raramente vengono analizzati in maniera indipendente. I sistemi strutturali sono infatti composti da numerosi componenti, che devono essere analizzati nel loro insieme. MSC Nastran integra svariati metodi che permettono di combinare elementi multipli per l’analisi strutturale a livello di sistema. Consente infatti di:

  • velocizzare il processo di meshing con Permanent Glue, grazie alla possibilità di connettere mesh incongruenti che richiederebbero tradizionalmente transizioni dispendiose in termini di tempo;
  • risparmiare tempo nella costruzione di assiemi composti da saldature o elementi di fissaggio tramite elementi di connessione specializzati;
  • utilizzare moduli per combinare e gestire componenti multipli di una struttura e formare un assieme completo senza dover utilizzare elementi di connessione aggiuntivi o preoccuparsi degli schemi di numerazione;
  • velocizzare la ri-analisi di assiemi di grandi dimensioni realizzando superelementi e, facoltativamente, condividere i superelementi con altri produttori preservando la natura confidenziale delle informazioni di progetto;
  • condurre analisi di contatto e determinare le sollecitazioni e le aree di contatto in progetti multi-componente;
  • incrementare la produttività utilizzando la funzione Automatic Contact Generation per creare automaticamente i corpi di contatto e definirne le relazioni.

Testimonianze dei clienti

L’utilizzo di contatti di tipo glue per gli assiemi riduce i tempi di configurazione da un giorno a un’ora ed evita il tedioso allineamento delle mesh fra i componenti.”
- Julien Rodess, Study Engineer Sogeti
 

L’ottimizzazione dei progetti è un elemento essenziale nello sviluppo di prodotti; tuttavia, risulta spesso molto iterativa e richiede un considerevole sforzo manuale. MSC Nastran include algoritmi di ottimizzazione che ricercano in automatico le configurazioni ottimali in uno spazio di progettazione consentito. Permette infatti di:

  • applicare ottimizzazioni per sollecitazioni, massa, fatica, ecc. cambiando al contempo le variabili di progettazione quali le proprietà dei materiali, le dimensioni geometriche, i carichi e così via;
  • ottimizzare la forma o il profilo degli elementi strutturali grazie all’ottimizzazione della forma;
  • individuare lo spessore ottimale dello strato di laminato composito grazie all’ottimizzazione topometrica;
  • determinare gli schemi bead o stamp ottimali per i componenti in lamiera metallica grazie all’ottimizzazione topografica;
  • rimuovere il volume in eccesso e non necessario grazie all’ottimizzazione topologica;
  • ottimizzare simultaneamente modelli multipli in diverse discipline grazie all’ottimizzazione multimodello MMP (Multi-Model Optimization).

Testimonianze dei clienti

I processi di ottimizzazione avanzata vengono utilizzati a livello di componente e di sistema per esplorare lo spazio di progettazione in cerca dei design ottimali. MSC Nastran e Optimus svolgono un ruolo importante nell’acquisire il processo di simulazione e nell’accelerare gli schemi di ottimizzazione.”
 

I modelli di analisi possono avere dimensioni importanti e richiedere pertanto un periodo prolungato di tempo per la risoluzione. Questi modelli possono infatti richiedere ore o giorni per la risoluzione con le applicazioni FEM tradizionali. MSC Nastran integra svariate capacità di High Performance Computing che permettono agli ingegneri di risolvere velocemente problemi di grandi dimensioni. Consente infatti di:

  • trarre vantaggio dai cluster multi-core e multi-nodo con tecnologie di parallelizzazione come Shared Memory Parallel e Distributed Memory Parallel;
  • accelerare i tempi di simulazione e ottenere performance superiori per modelli di grandi dimensioni grazie alla funzione Automatic Solver Selection. MSC Nastran è in grado di selezionare automaticamente il solutore ottimale e il metodo di parallelizzazione più efficiente in base alle specifiche dell’analisi (tipi di elementi, tipo di soluzione, memoria disponibile, ecc.);
  • utilizzare le schede GPU nVidia per accelerare l’analisi di modelli composti da elementi finiti solidi;
  • condurre più velocemente le analisi modali utilizzando un solutore Lanczos a elevate prestazioni o Automated Component Modal Synthesis.
La capacità di valutare rapidamente e in maniera approfondita molte alternative ci ha permesso di incrementare la velocità di elaborazione della macchina del 50% e di ridurre i livelli di vibrazione rispetto alla generazione precedente. [...] Il primo prototipo ci ha offerto le performance e le funzionalità previste dalla simulazione, perciò è diventato il prodotto finale. La nuova macchina è stata interamente progettata in un mese e mezzo, più velocemente di qualsiasi altra macchina simile.”
- Stefano Grassi, Technical Director
Kosme. User Case Study - Kosme.
 

MSC Software offre numerose risorse a supporto degli utenti di MSC Nastran. I servizi disponibili includono:

  • assistenza tecnica, che ha ottenuto una valutazione di 4,5 su 5 da parte dei clienti;
  • MSC Learning Center, una sottoscrizione che dà accesso all’intero catalogo di corsi formativi su MSC Nastran;
  • know-how su MSC Nastran; MSC Software è stato infatti uno degli sviluppatori originali del primo codice NASTRAN e prosegue lo sviluppo di MSC Nastran da oltre 40 anni.
Il nostro ingegnere di riferimento per le applicazioni MSC viene in sede almeno una volta al mese per capire come procediamo e per aiutarci con eventuali problemi. In effetti, non sarebbe stato possibile modellare questo aeroplano senza l’assistenza telefonica, le visite in sede e i servizi di consulenza forniti dal team di supporto MSC.”
- Dana Taylor, AeroVironment.
Boeing, and GE Aviation. Global Services Brochure.

Per assistenza e supporto di natura generale e specifica per prodotto, è possibile visitare la pagina Platform Support.

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