MSC Software Corporation

Разработка новых модулей MSC Nastran (SOL 400, SOL 700, интеграция с решателем Actran, технология User Defined Services (UDS) и др.), даёт пользователям возможность перейти от узкоспециализированных инструментов моделирования и анализа к интегрированному решению в масштабах предприятия. Использование единой расчётной модели для многодисциплинарного моделирования позволяет минимизировать время, обычно затрачиваемое на подготовку множества расчётных моделей, преобразование и передачу данных от одной расчётной модели в одной системе инженерного анализа к другой модели в другой системе. Устраняются ошибки и погрешности, которые могут быть внесены при таких преобразованиях.

Преимущества многодисциплинарного подхода:

• Используется одна платформа для выполнения линейных и нелинейных расчётов для задач статики, динамики, анализа акустики, шума, и вибраций, анализ потери устойчивости, теплового анализа, и т.д.
• Интеграция структурных прочностных расчётов с анализом усталостной прочности и долговечности, в том числе и при оптимизации конструкций.
• Проведение совместного конечно-элементного расчёта с программным комплексом Digimat, предназначенным для многоуровневого моделирования композиционных материалов. При этом нелинейная анизотропная модель материала, передаваемая из Digimat в MSC Nastran, описывает в каждой точке конструкции механические свойства материала с учётом его реальной микроструктуры после изготовления.

Одна деталь редко анализируется независимо от её окружения. Очень часто конструкции состоят из большого количества узлов и они должны анализироваться как единое целое. MSC Nastran предлагает ряд методов объединения нескольких узлов для проведения прочностного анализа на системном уровне.

• Использование Постоянного Клеевого Контакта позволяет объединять неконгруэнтные сетки. Без такого соединения потребовалось бы проводить трудоемкие операции по созданию связанных сеток на всех деталях сборки
• Для экономии времени на сборку узлов, можно использовать сварные швы или специализированные соединительные элементы.
• Использование "Модулей" для объединения и управления несколькими элементами конструкции и формирования полной сборки позволяет обойтись без использования дополнительных соединительных элементов или усилий по организации корректной схемы нумерации.
• Использование Суперэлементного подхода позволяет ускорить проведения повторных расчетов больших сборок, и, при необходимости, даёт возможность поделиться этими Суперэлементами со смежниками, при этом скрывая конфиденциальную информацию о конструкции.
• Учёт контакта в сборке позволяет определять контактные напряжения и зоны контакта конструкциях.
• Функция автоматической генерации контактов для автоматического создания контактных тел и определения условий контактных значительно повышает производительность по созданию расчетных моделей.

MSC Nastran предоставляет в распоряжение пользователя эффективный аппарат оптимизации конструкций. Оптимизацию конструкции можно проводить для задач статики, устойчивости, гармонических и переходных динамических процессов в модальной и прямой постановке, собственных частот и форм колебаний, аэроупругости и долговечности как по отдельности, так и в комплексной многодисциплинарной постановке (например, одновременная оптимизация конструкции по прочности, устойчивости и долговечности).

В задачах многодисциплинарной оптимизации целевая функция может зависеть от выбранных откликов из всего комплекса решаемых задач. Оптимизация проводится на основе выбранных типов расчёта путем автоматического изменения проектных параметров. Количество проектных параметров и применяемых ограничений в расчётной модели не ограничено и определяется постановкой задачи и мощностью используемых вычислительных средств. В процессе оптимизации проектные параметры меняются непрерывно в заданном диапазоне. После завершения оптимизации, возможен автоматический выбор итоговых значений проектных параметров из набора заданных фиксированных значений (например, толщин листового проката, размеров поперечного сечения профилей и т.д.). Масса, напряжения, перемещения, собственные частоты колебаний и многие другие виды откликов или их произвольные комбинации могут рассматриваться как в качестве целевых функций, так и в качестве ограничений.

Алгоритмы анализа чувствительности, используемые MSC Nastran при оптимизации, позволяют исследовать влияние различных параметров на поведение целевой функции и управлять процессом поиска оптимального решения. Поддерживается использование в модели внешних и внутренних суперэлементов. Реализована оптимизация для моделей со всеми видами нелинейности: физической, геометрической, 3D-контактами. Чтобы уменьшить зависимость результата оптимизации от начальных значений проектных переменных можно применять технологию глобальной оптимизации, т.е. поиска глобального минимума целевой функции.

Наряду с “обычной” параметрической оптимизацией (варьирование параметрами конечно-элементной модели) и оптимизацией формы (изменение формы конструкции путём изменения координат узлов конечно-элементной модели) MSC Nastran позволяет также выполнять следующие виды оптимизации: топологическую (изменение геометрической топологии объекта), топографическую (поиск формы и глубины выштамповок на детали из тонколистового материала) и топометрическую (поиск значения параметра, например – толщины, для каждого конечного элемента по отдельности). Эти функции значительно расширяют возможности применения MSC Nastran для автоматического проектирования силовых схем изделий, наилучшим образом удовлетворяющих заданным требованиям.

Широкие возможности оптимизации позволяют использовать MSC Nastran для автоматической корреляции конечно-элементной расчётной модели и результатов натурных испытаний, при этом целевая функция, подлежащая минимизации, определяется как величина рассогласования результатов расчёта и эксперимента,. Результат решения такой задачи - “новая” конечно-элементная модель, свойства которой приближены к свойствам физического образца.

Эффективность решения больших задач за счет:

• Применения алгоритма обработки "разреженных" матриц
• Автоматической внутренней перенумерации матриц для уменьшения ширины ленты
• Возможности применения "рестарта" с целью использования уже полученных к этому моменту результатов
• Ускорение моделирования и повышение производительности для больших моделей с помощью функции автоматического выбора решателя. MSC Nastran может автоматически выбрать оптимальный решатель и наиболее эффективный метод распараллеливания для использования на основе спецификаций анализа (типы элементов, тип решения, доступная память и т. д.).
• Применения алгоритмов параллельных и векторных вычислений
• Использование видеокарт nVidia для ускорения анализа моделей, состоящих из 3D конечных элементов
• Эффективного проведения модального анализа с использованием метода Ланцоша или модального синтеза

MSC Software предоставляет ряд ресурсов для поддержки использования MSC Nastran. Доступные услуги включают:

• Техническая поддержка.
• Подписка на Учебный центр MSC, дающая пользователю право на доступ ко всему каталогу учебных курсов MSC Nastran.
• Благодаря опыту MSC Nastran, MSC Software была одним из первых разработчиков первого кода NASTRAN и непрерывно разрабатывала MSC Nastran более 40 лет.