MSC Nastran 利用穩(wěn)健的非線性功能模擬現(xiàn)實

MSC Nastran

利用穩(wěn)健的非線性功能模擬現(xiàn)實

     競爭激烈的市場迫使制造商比以往更快地創(chuàng)新并推出更新、更好的產(chǎn)品。因此，為了降低成本并減少不確定性，仿真工作需要更早的被引入到開發(fā)周期中。由于傳統(tǒng)的CAE解決方案專注于特定學(xué)科，因此用戶必須使用多種產(chǎn)品來實現(xiàn)其設(shè)計目標(biāo)，從而導(dǎo)致仿真時間延長并增加潛在的出錯可能性。

     MSC Nastran 是全球制造商使用的先進求解器，MSC Nastran 提供單一的集成解決方案，可解決各種類型仿真問題，包括線性和非線性靜力學(xué)、非線性動力學(xué)、熱力學(xué)、熱固耦合分析和轉(zhuǎn)子動力學(xué)等。其模塊化封裝允許用戶根據(jù)自己的需求調(diào)整可用功能，從而提供經(jīng)濟高效的分析解決方案。

     MSC Nastran 高級非線性模塊提供隱式非線性功能解決具有挑戰(zhàn)性的問題，并具有單個求解器的額外優(yōu)勢，包括減少訓(xùn)練工作和提高生產(chǎn)率。您可以通過考慮非線性的所有可能來源，即幾何非線性、材料非線性和邊界條件非線性，包括接觸，達到準(zhǔn)確模擬現(xiàn)實的目的。

材料非線性

-非線性彈性

-超彈性 (橡膠彈性)

-粘彈性

-蠕變

-溫度相關(guān)屬性

-復(fù)合材料

-形狀記憶合金材料

-墊片材料

客戶化定義

     用戶定義的服務(wù) （UDS） 功能為用戶提供了一種機制，在 MSC Nastran 中利用客戶的自定義子程序。UDS可用于創(chuàng)建自定義的單元類型、材料、接觸定義、與CFD的協(xié)同仿真等。

接觸分析

     當(dāng)考慮高柔性部件或由多個部件組成的結(jié)構(gòu)裝配時，漸進式變形可能會產(chǎn)生部件自身或部件與部件之間接觸的可能性。模擬這些不同部件之間的精確相互作用需要強大的接觸算法，因為這些分析可能是計算密集型的、并且高度非線性，具體取決于材料和變形的大小。

MSC Nastran通過其獨特的功能提供卓越的接觸解決方案：

●直觀、易于設(shè)置，無需事先確定接觸區(qū)域

●更快的預(yù)處理，自動檢測接觸區(qū)域

●通過使用 NURBS 提高準(zhǔn)確性

●支持接觸類型：解析剛體定義

●減少工作量，無需對剛體進行網(wǎng)格剖分

●為提高精度，最先進的段間接觸檢測

●支持 1D、2D 和 3D 單元，以提高靈活性

     不同單元類型之間接觸定義，實體單元、殼和梁之間的力矩傳遞，提高精度，更利于建模。

     對于裝配體建模，通過使用接觸對輕松定義多個部件交互。

分析鏈定義

     結(jié)構(gòu)通常承受跨多個學(xué)科的載荷，為了提高準(zhǔn)確性，考慮所有這些學(xué)科至關(guān)重要。在專注于單一學(xué)科的求解器中，多個學(xué)科之間的鏈接、數(shù)據(jù)傳遞可能效率低下且繁瑣。

使用MSC Nastran，用戶可以對各種學(xué)科的影響進行建模。支持功能包括：

●基于結(jié)構(gòu)的非線性平衡狀態(tài)進行線性的擾動分析

●支持多種擾動分析，包括線性靜力學(xué)、模態(tài)分析、屈曲分析、直接和模態(tài)法頻響分析、直接和模態(tài)法復(fù)特征值分析、模態(tài)法瞬態(tài)響應(yīng)分析、靜態(tài)氣彈性分析和顫振分析

●鏈?zhǔn)綗?結(jié)構(gòu)分析（熱分析后，進行單獨的應(yīng)力分析）

復(fù)合材料應(yīng)力-失效分析

     復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的設(shè)計和測試既昂貴又耗時。MSC Nastran 可以輕松建模和分析復(fù)合材料，從而幫助您分析層壓板中每層的應(yīng)力/應(yīng)變響應(yīng)，并了解結(jié)構(gòu)的失效行為

     我們提供的工具是任何常見類型的復(fù)合材料的理想選擇，包括聚合物基體，金屬基體，陶瓷基體，碳基體等。此外，量化損傷和失效預(yù)測的能力有助于提高復(fù)合材料產(chǎn)品的安全性。

使用MSC Nastran，用戶可以對各種學(xué)科的影響進行建模。支持功能包括：

●對線性或非線性響應(yīng)的任何可能的疊層配置進行應(yīng)力分析

●可能與溫度相關(guān)的材料屬性

●選擇最適合您應(yīng)用的元件，包括殼、實心殼和實心（連續(xù)）元件

●多種復(fù)合材料失效標(biāo)準(zhǔn)可供選擇，包括最大應(yīng)力、最大應(yīng)變、希爾、霍夫曼、蔡武、哈希、帕克、哈希膠帶或哈希織物

●復(fù)合材料的漸進式失效分析，以分析材料完全降解后的結(jié)構(gòu)行為

●用于抗裂紋生長和裂紋擴展研究的虛擬裂紋閉合技術(shù)

●使用內(nèi)聚力模型法界面單元來進行分層模擬分析，適用于各項同性材料和復(fù)合材料結(jié)構(gòu)

熱分析和熱固耦合分析

     因為需要考慮結(jié)構(gòu)性能的溫度變化，熱分析在使用方面僅次于結(jié)構(gòu)分析。MSC Nastran 提供了一套完整的功能來解決您的熱問題，支持非線性和溫度相關(guān)的屬性。

     熱變化通常會影響結(jié)構(gòu)響應(yīng)，反之亦然，需要進行耦合分析以更好地理解物理場。例如，制動系統(tǒng)中的摩擦?xí)a(chǎn)生熱量，溫度梯度可能導(dǎo)致翹曲，而翹曲反過來又可能是不必要的噪音的來源。MSC Nastran 幫助您可以在單個模型中仿真多個物理場，使工程師能夠同時仿真結(jié)構(gòu)荷載和熱荷載的相互作用。

●考慮所有傳熱模式的熱分析（傳導(dǎo)、對流和熱輻射）

●更高效的計算輻射視角系數(shù)

●穩(wěn)態(tài)和瞬態(tài)傳熱分析

●與溫度相關(guān)的材料特性，可提高精度

●線性和非線性材料屬性，用于更好地表示行為

●熱接觸，允許在組件之間傳遞熱量

●以溫度為初始條件執(zhí)行熱應(yīng)力分析

●熱和結(jié)構(gòu)行為的耦合

●包含摩擦和內(nèi)部塑性發(fā)熱

功能：

●支持材料模型包括彈性塑性、超彈、形狀記憶合金、復(fù)合材料、溫度依賴性等

●將多個分析鏈接在一起，形成一個模型的多學(xué)科分析

●執(zhí)行瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)傳熱分析

●執(zhí)行耦合和非耦合熱結(jié)構(gòu)分析

●利用針對性能和精度而優(yōu)化的先進求解器

●在共享和分布式內(nèi)存計算機上實現(xiàn)并行處理

●觀察非線性材料的損壞和失效

●監(jiān)測先進復(fù)合材料的分層和漸進性失效

●使用針對非線性分析優(yōu)化的 1D, 2D and 3D 單元

●應(yīng)用粘接接觸方式易于模擬約束應(yīng)用

●粘接接觸聯(lián)接不同網(wǎng)格

●執(zhí)行熱接觸，在各種組件之間實現(xiàn)精確的熱傳遞

高性能計算

     隨著仿真使用的增加，模型規(guī)模和仿真數(shù)量都在增加。然而，更嚴(yán)格的時間限制意味著這些分析需要更快地運行。為了應(yīng)對這一挑戰(zhàn)，MSC Nastran通過在多個方面提升解決問題能力，繼續(xù)證明其在高性能計算（HPC）計算方面的領(lǐng)導(dǎo)地位。

●更快、更高效的直接和迭代稀疏求解器

●高效利用系統(tǒng)資源，包括 GPU 設(shè)備，以提供額外的浮點計算能力

●并行求解器，可在分布式和共享內(nèi)存系統(tǒng)上為您提供更快的求解時間

帶給企業(yè)的益處：

●方便地從線性分析過渡到非線性分析，以提高生產(chǎn)率

●將一個求解器用于多個學(xué)科，同時降低培訓(xùn)成本

●利用穩(wěn)健的求解器提高非線性分析的精度

●通過多學(xué)科集成提高仿真的準(zhǔn)確性

●利用 MSC Nastran 的膠粘接觸功能，節(jié)省大型模型中重新劃分網(wǎng)格和對齊不同網(wǎng)格的時間