MSC Nastran

Analiza structural─â multidisciplinar─â

MSC Nastran este o aplica╚Ťie multidisciplinar─â de analiz─â structural─â utilizat─â de ingineri pentru a efectua analize statice, dinamice ╚Öi termice ├«n domenii liniare ╚Öi neliniare, completate de optimizarea structural─â automat─â ╚Öi de tehnologii premiate de analiz─â a oboselii ├«ncorporate, toate acestea fiind facilitate de calculul de ├«nalt─â performan╚Ť─â.

Inginerii folosesc MSC Nastran pentru a se asigura c─â sistemele structurale au rezisten╚Ťa, rigiditatea ╚Öi durata de via╚Ť─â necesare pentru a preveni e╚Öecurile (tensiuni excesive, rezonan╚Ť─â, flambaj sau deform─âri d─âun─âtoare) care pot compromite func╚Ťia ╚Öi siguran╚Ťa structural─â. MSC Nastran este utilizat, de asemenea, pentru a ├«mbun─ât─â╚Ťi economia ╚Öi confortul pasagerilor ├«n cazul proiectelor structurale.

Producătorii utilizează abordarea multidisciplinară unică a MSC Nastran pentru analiza structurală în diferite puncte ale procesului de dezvoltare a produsului. MSC Nastran poate fi utilizat pentru:

  • Prototiparea virtual─â la ├«nceputul procesului de proiectare, economisind costurile asociate ├«n mod tradi╚Ťional cu prototiparea fizic─â.
  • Remedia╚Ťi problemele structurale care pot ap─ârea ├«n timpul service-ului unui produs, reduc├ónd timpul de nefunc╚Ťionare ╚Öi costurile.
  • Optimizarea performan╚Ťelor modelelor existente sau dezvoltarea de produse unice care s─â diferen╚Ťieze produsele, ceea ce duce la avantaje ├«n industrie fa╚Ť─â de concuren╚Ťi.

MSC Nastran se bazează pe metode numerice sofisticate, cea mai importantă fiind metoda elementelor finite. Problemele FE neliniare pot fi rezolvate cu ajutorul tehnicilor numerice implicite încorporate. Sunt disponibili o serie de algoritmi de optimizare, inclusiv MSCADS și IPOPT. Capacitatea de oboseală din MSC Nastran a fost dezvoltată în comun de nCode International Ltd. și MSC Software.

Solu╚Ťiile obi╚Önuite de analiz─â structural─â sunt dedicate uneia sau c├ótorva discipline de analiz─â. Pentru a construi un nivel cuprinz─âtor de capacitate de analiz─â inginereasc─â, trebuie achizi╚Ťionate mai multe solu╚Ťii software, iar utilizatorii trebuie s─â fie instrui╚Ťi cu fiecare instrument nou. MSC Nastran dispune de mai multe discipline de analiz─â, permi╚Ť├ónd clien╚Ťilor o singur─â solu╚Ťie de analiz─â structural─â pentru o mare varietate de probleme de inginerie.

  • Folosi╚Ťi o singur─â platform─â pentru a efectua analize liniare sau neliniare pentru urm─âtoarele discipline: static─â, dinamic─â (inclusiv NVH ╚Öi acustic─â), termic─â ╚Öi flambaj ╚Öi reduce╚Ťi dependen╚Ťa de mai multe programe de analiz─â structural─â de la diver╚Öi furnizori.
  • Efectua╚Ťi analize de oboseal─â cu tehnologii de oboseal─â ├«ncorporate ╚Öi reduce╚Ťi timpul asociat de obicei cu determinarea duratei de via╚Ť─â la oboseal─â
  • Evalua╚Ťi comportamentul materialelor compozite avansate ╚Öi al materialelor plastice ranforsate cu fibre cu analiza progresiv─â a defec╚Ťiunilor ╚Öi servicii definite de utilizator pentru omogenizarea c├ómpului mediu, cuplate cu Digimat.

Un membru structural este rareori analizat independent. Sistemele structurale constau din numeroase componente și trebuie analizate ca un întreg. MSC Nastran dispune de o serie de metode de îmbinare a mai multor componente pentru analiza structurală la nivel de sistem.

  • Accelereaz─â crearea ochiurilor de plas─â cu Permanent Glue, permi╚Ť├óndu-v─â s─â conecta╚Ťi ochiuri de plas─â incongruente care ├«n mod tradi╚Ťional ar necesita tranzi╚Ťii de plas─â care necesit─â mult timp.
  • Economisi╚Ťi timp la construirea de ansambluri care constau ├«n suduri sau elemente de fixare prin intermediul elementelor de conectare specializate
  • Accelerarea reanaliz─ârii ansamblurilor mari prin construirea de Superelemente ╚Öi, op╚Ťional, partajarea Superelementelor cu al╚Ťi produc─âtori, ascunz├ónd ├«n acela╚Öi timp informa╚Ťiile confiden╚Ťiale de proiectare.
  • Efectua╚Ťi analiza de contact ╚Öi determina╚Ťi tensiunile de contact ╚Öi regiunile de contact ├«n proiectele cu mai multe componente

Optimizarea designului este un element critic ├«n dezvoltarea produselor, dar este adesea foarte iterativ─â ╚Öi necesit─â un efort manual mare. MSC Nastran include algoritmi de optimizare care caut─â automat configura╚Ťii optime ├«ntr-un spa╚Ťiu de proiectare permis.

  • Optimiza╚Ťi pentru tensiune, mas─â, oboseal─â etc. ├«n timp ce varia╚Ťi variabilele de proiectare, cum ar fi propriet─â╚Ťile materialelor, dimensiunile geometrice, sarcinile etc.
  • ├Ämbun─ât─â╚Ťi╚Ťi forma sau profilul elementelor structurale prin optimizarea formei
  • G─âsi╚Ťi grosimea optim─â a straturilor de laminat compozit cu optimizarea topometriei
  • Determinarea modelelor optime de taloane sau de ╚Ötan╚Ťare pentru piesele din tabl─â cu ajutorul optimiz─ârii topografice
  • Elimina╚Ťi volumul ├«n exces ╚Öi inutil prin optimizarea topologiei
  • Optimiza╚Ťi simultan mai multe modele ├«n mai multe discipline cu Multi Model Optimization

Modelele de analiz─â pot avea dimensiuni foarte mari ╚Öi pot necesita o perioad─â lung─â de timp pentru a fi rezolvate. Rezolvarea unor astfel de modele poate dura ore sau zile cu aplica╚Ťiile FEM tradi╚Ťionale. MSC Nastran dispune de o serie de capacit─â╚Ťi de calcul de ├«nalt─â performan╚Ť─â care permit inginerilor s─â rezolve rapid probleme mari.

  • Profita╚Ťi de clusterele multi-core ╚Öi multi-nod cu ajutorul tehnologiilor de paralelizare: Memorie partajat─â paralel─â ╚Öi memorie distribuit─â paralel─â
  • Utiliza╚Ťi pl─âcile nVidia GPU pentru a accelera analiza modelelor compuse din elemente finite solide.
  • Efectua╚Ťi analiza modal─â mai rapid prin utilizarea unui solver Lanczos foarte bine reglat sau a sintezei modale automate a componentelor.

MSC Software pune la dispozi╚Ťie o serie de resurse pentru a v─â sprijini ├«n utilizarea MSC Nastran. Serviciile disponibile includ:

  • Asisten╚Ť─â tehnic─â, adesea evaluat─â de clien╚Ťi cu 4,5 din 5.
  • MSC Learning Center, un abonament care d─â dreptul unui utilizator la ├«ntregul catalog de cursuri de formare MSC Nastran.
  • Expertiza MSC Nastran, MSC Software a fost unul dintre dezvoltatorii ini╚Ťiali ai primului cod NASTRAN ╚Öi a dezvoltat continuu MSC Nastran timp de peste 40 de ani.

MSC Nastran Analiza neliniar─â avansat─â MSC Nastran
Simula╚Ťi realitatea cu ajutorul analizei neliniare robuste

Investigarea ╚Öi simularea comportamentului structural neliniar a fost ├«n mare parte ├«ncredin╚Ťat─â speciali╚Ötilor din echipele de dezvoltare a produselor. Cu toate acestea, odat─â cu cre╚Öterea utiliz─ârii de noi elastomeri, materiale plastice ╚Öi metale care prezint─â un r─âspuns neliniar ├«n proiectarea produselor, este imperativ ca aceast─â solu╚Ťie valoroas─â s─â fie disponibil─â tuturor membrilor echipelor de proiectare ╚Öi analiz─â.

Modulul MSC Nastran Advanced Nonlinear ofer─â tehnologia avansat─â pentru a aborda cele mai mari probleme care implic─â materiale avansate, interac╚Ťiunea complex─â ├«ntre diverse componente ╚Öi deform─âri mari. Cu avantajul suplimentar al unui singur solver, care ajut─â la reducerea efortului de instruire, inginerii vor ob╚Ťine o productivitate mai mare, put├ónd trece cu u╚Öurin╚Ť─â ├«ntre domeniile de analiz─â liniar─â ╚Öi neliniar─â, dup─â cum este necesar.

Modulul MSC Nastran Advanced Nonlinear ofer─â un set foarte cuprinz─âtor de capabilit─â╚Ťi care le permite utilizatorilor s─â:

  • Rezolvarea problemelor cu oricare sau toate neliniarit─â╚Ťile (materiale, de contact, geometrice).
  • Efectuarea de analize structurale neliniare statice, modale, de flambaj ╚Öi dinamice tranzitorii
  • Efectuarea analizei perturba╚Ťiilor liniare pe baza st─ârii deformate neliniar
  • Efectuarea de analize de transfer de c─âldur─â neliniar─â ├«n regim sta╚Ťionar ╚Öi tranzitoriu
  • Efectuarea de analize termo-structurale cuplate ╚Öi decuplate
  • Analizeaz─â deteriorarea ╚Öi e╚Öecul materialelor compozite ╚Öi a altor materiale neliniare
  • Utiliza╚Ťi capacit─â╚Ťile de mecanic─â a fracturii, cum ar fi propagarea fisurilor VCCT ╚Öi interfa╚Ťa zonei de coeziune, pentru a realiza studii de siguran╚Ť─â a produselor.

Simulare integrat─â a oboselii
Calcula╚Ťi deteriorarea ╚Öi durata de via╚Ť─â la oboseal─â ├«n cadrul MSC Nastran ╚Öi optimiza╚Ťi proiectele de produse pentru greutate ╚Öi durabilitate.

Cele mai multe sisteme structurale sunt supuse unor sarcini ciclice ├«n timpul duratei lor de via╚Ť─â, iar proiectan╚Ťii trebuie s─â le proiecteze pentru a se asigura c─â nu cedeaz─â la ├«nceputul vie╚Ťii lor. Studiile de oboseal─â sau de durabilitate reprezint─â o parte esen╚Ťial─â a dezvolt─ârii produselor, deoarece defec╚Ťiunile timpurii ar putea cre╚Öte costurile de garan╚Ťie ╚Öi pierderea cotei de pia╚Ť─â. De╚Öi analiza oboselii este ├«n general recunoscut─â ca fiind un element-cheie al proiect─ârii, aceasta este adesea efectuat─â fie ad-hoc, fie ├«ntr-o manier─â secven╚Ťial─â ineficient─â, cu o analiz─â a tensiunilor urmat─â de o analiz─â a durabilit─â╚Ťii, ceea ce spore╚Öte timpul ╚Öi costurile de dezvoltare. Utilizarea mai multor produse adaug─â ╚Öi mai mult la costuri ╚Öi la timpul de analiz─â.

MSC Nastran Embedded Fatigue (NEF) este un modul inovator de analiz─â a durabilit─â╚Ťii care permite integrarea calculelor de oboseal─â ├«n MSC Nastran. De fapt, calculele de stres ╚Öi oboseal─â pot avea loc ├«ntr-o singur─â opera╚Ťiune simultan─â. Acesta este un pas ├«nainte semnificativ fa╚Ť─â de procesele de oboseal─â bazate pe GUI, ├«n care studiile de oboseal─â sunt efectuate dup─â ce studiile de stres sunt finalizate ╚Öi, adesea, de c─âtre grupuri de analiz─â diferite, ╚Öi ofer─â inginerilor o multitudine de noi oportunit─â╚Ťi de ├«mbun─ât─â╚Ťire a duratei de via╚Ť─â a produselor. Capacit─â╚Ťile includ:

  • Durata de via╚Ť─â sub tensiune (S-N)
  • Durata de via╚Ť─â a tensiunii (E-N)
  • R─âspunsuri multi-axiale prelucrate prin metoda planului critic
  • Procesare paralel─â p├ón─â la 100 de fire de execu╚Ťie
  • Analiz─â multipl─â a oboselii ├«ntr-o singur─â depunere de sarcini

Estim─ârile privind durata de via╚Ť─â la oboseal─â se ob╚Ťin, ├«n general, prin simul─âri efectuate ├«n domeniul timpului. Este posibil ca aceast─â abordare s─â nu se aplice la multe aplica╚Ťii din lumea real─â, ├«n special atunci c├ónd piesele analizate sunt supuse unor secven╚Ťe de ├«nc─ârcare complexe, adesea aleatorii. Natura dinamic─â a ├«nc─ârc─ârilor face, de asemenea, ca utilizarea analizei ├«n domeniul timpului s─â fie consumatoare de timp ╚Öi greoaie, necesit├ónd un timp de analiz─â excesiv ╚Öi cantit─â╚Ťi mari de spa╚Ťiu de stocare.

MSC Nastran Embedded Vibration Fatigue de la MSC Nastran dep─â╚Öe╚Öte aceast─â problem─â prin utilizarea tehnicilor din domeniul frecven╚Ťei, care sunt adesea folosite pentru analizele structurale dinamice. Aceast─â procedur─â eficient─â din punct de vedere computa╚Ťional ofer─â estim─âri ale duratei de via╚Ť─â cu c├óteva ordine de m─ârime mai rapid, cu doar o mic─â parte din resursele sistemului, ├«n compara╚Ťie cu metodele tradi╚Ťionale. Metodele de analiz─â structural─â ├«n domeniul frecven╚Ťei ofer─â, de asemenea, informa╚Ťii calitative superioare despre r─âspunsul structural.

Avantajele utiliz─ârii solu╚Ťiei MSC Nastran Embedded Vibration Fatigue Solution:

  • Solu╚Ťie mai rapid─â cu sarcini dinamice (vibra╚Ťii deterministe ╚Öi aleatorii)
  • Resurse de sistem semnificativ mai mici ├«n compara╚Ťie cu solu╚Ťia bazat─â pe domeniul temporal
  • Utilizare drastic─â a discului, permi╚Ť├óndu-v─â s─â rezolva╚Ťi probleme mari
  • Productivitate mai mare cu un proces mai simplu care evit─â necesitatea a dou─â procese separate pentru analiza de stres ╚Öi oboseal─â.
  • Proiecte mai bune prin cuplarea analizei oboselii cu solu╚Ťionatorul de optimizare MSC Nastran

Sarcini suportate:

  • Sarcin─â aleatorie cu intrare unic─â cu sau f─âr─â compensare a tensiunii statice
  • Intrare aleatorie cu sarcini multiple, inclusiv corela╚Ťia ├«ncruci╚Öat─â cu sau f─âr─â compensare a tensiunii statice
  • ├Änc─ârcare determinist─â (unde sinusoidale unice ╚Öi benzi ├«nguste)
  • ├Änc─ârcare armonic─â (mai multe unde sinusoidale aplicate simultan)
  • Sine ╚Öi baleiaj ├«n band─â ├«ngust─â
  • Toate tipurile de ├«nc─ârcare de mai sus pot fi asamblate ├«n evenimente ╚Öi secven╚Ťe de ├«nc─ârcare pentru a forma cicluri de func╚Ťionare realiste.

Capacit─â╚Ťi de rezisten╚Ť─â la oboseal─â prin vibra╚Ťii:

  • Conversia automat─â a ├«nc─ârc─ârii ├«n domeniul timpului ├«n sarcini echivalente de densitate spectral─â de putere
  • Solver de via╚Ť─â sub tensiune (S-N)
  • Studii privind durata de via╚Ť─â la ├«ntindere (E-N)
  • Analiza factorului de siguran╚Ť─â (FOS)
  • Procesare paralel─â mai multe fire de execu╚Ťie
  • Analiz─â multipl─â a oboselii ├«ntr-o singur─â depunere de sarcini
  • Optimizare pentru durata de via╚Ť─â la oboseal─â cu ajutorul solu╚Ťiei MSC Nastran Design Optimization

thumbnail of br_msc-nastran_ltr_ptthumbnail of ds_msc_nastran-advanced_nonlinear_ltr_w_0thumbnail of ds_msc_nastran_aeroelasticity_ltr_wthumbnail of ds_msc-nastran-composites_ltr_wthumbnail of ds_msc-nastran-dynamics_ltr_wthumbnail of ds_msc-nastran_ltr_wthumbnail of ds_msc-nastran-optimization_ltr_ptthumbnail of ds_msc-nastran-rotordynamics_ltr_wthumbnail of ds_nef_ltr_wthumbnail of ds_nevf_ltr_wthumbnail of sb_high-speed-rotating-components_ltr_wthumbnail of wp_nastran_sol400_ltr_w

Buton Suna╚Ťi acum
ro_RORomanian