MSC Nastran 利用稳健的非线性功能模拟现实

MSC Nastran

利用稳健的非线性功能模拟现实

     竞争激烈的市场迫使制造商比以往更快地创新并推出更新、更好的产品。因此，为了降低成本并减少不确定性，仿真工作需要更早的被引入到开发周期中。由于传统的CAE解决方案专注于特定学科，因此用户必须使用多种产品来实现其设计目标，从而导致仿真时间延长并增加潜在的出错可能性。

     MSC Nastran 是全球制造商使用的先进求解器，MSC Nastran 提供单一的集成解决方案，可解决各种类型仿真问题，包括线性和非线性静力学、非线性动力学、热力学、热固耦合分析和转子动力学等。其模块化封装允许用户根据自己的需求调整可用功能，从而提供经济高效的分析解决方案。

     MSC Nastran 高级非线性模块提供隐式非线性功能解决具有挑战性的问题，并具有单个求解器的额外优势，包括减少训练工作和提高生产率。您可以通过考虑非线性的所有可能来源，即几何非线性、材料非线性和边界条件非线性，包括接触，达到准确模拟现实的目的。

材料非线性

-非线性弹性

-超弹性 (橡胶弹性)

-粘弹性

-蠕变

-温度相关属性

-复合材料

-形状记忆合金材料

-垫片材料

客户化定义

     用户定义的服务 （UDS） 功能为用户提供了一种机制，在 MSC Nastran 中利用客户的自定义子程序。UDS可用于创建自定义的单元类型、材料、接触定义、与CFD的协同仿真等。

接触分析

     当考虑高柔性部件或由多个部件组成的结构装配时，渐进式变形可能会产生部件自身或部件与部件之间接触的可能性。模拟这些不同部件之间的精确相互作用需要强大的接触算法，因为这些分析可能是计算密集型的、并且高度非线性，具体取决于材料和变形的大小。

MSC Nastran通过其独特的功能提供卓越的接触解决方案：

●直观、易于设置，无需事先确定接触区域

●更快的预处理，自动检测接触区域

●通过使用 NURBS 提高准确性

●支持接触类型：解析刚体定义

●减少工作量，无需对刚体进行网格剖分

●为提高精度，最先进的段间接触检测

●支持 1D、2D 和 3D 单元，以提高灵活性

     不同单元类型之间接触定义，实体单元、壳和梁之间的力矩传递，提高精度，更利于建模。

     对于装配体建模，通过使用接触对轻松定义多个部件交互。

分析链定义

     结构通常承受跨多个学科的载荷，为了提高准确性，考虑所有这些学科至关重要。在专注于单一学科的求解器中，多个学科之间的链接、数据传递可能效率低下且繁琐。

使用MSC Nastran，用户可以对各种学科的影响进行建模。支持功能包括：

●基于结构的非线性平衡状态进行线性的扰动分析

●支持多种扰动分析，包括线性静力学、模态分析、屈曲分析、直接和模态法频响分析、直接和模态法复特征值分析、模态法瞬态响应分析、静态气弹性分析和颤振分析

●链式热-结构分析（热分析后，进行单独的应力分析）

复合材料应力-失效分析

     复合材料结构的设计和测试既昂贵又耗时。MSC Nastran 可以轻松建模和分析复合材料，从而帮助您分析层压板中每层的应力/应变响应，并了解结构的失效行为

     我们提供的工具是任何常见类型的复合材料的理想选择，包括聚合物基体，金属基体，陶瓷基体，碳基体等。此外，量化损伤和失效预测的能力有助于提高复合材料产品的安全性。

使用MSC Nastran，用户可以对各种学科的影响进行建模。支持功能包括：

●对线性或非线性响应的任何可能的叠层配置进行应力分析

●可能与温度相关的材料属性

●选择最适合您应用的元件，包括壳、实心壳和实心（连续）元件

●多种复合材料失效标准可供选择，包括最大应力、最大应变、希尔、霍夫曼、蔡武、哈希、帕克、哈希胶带或哈希织物

●复合材料的渐进式失效分析，以分析材料完全降解后的结构行为

●用于抗裂纹生长和裂纹扩展研究的虚拟裂纹闭合技术

●使用内聚力模型法界面单元来进行分层模拟分析，适用于各项同性材料和复合材料结构

热分析和热固耦合分析

     因为需要考虑结构性能的温度变化，热分析在使用方面仅次于结构分析。MSC Nastran 提供了一套完整的功能来解决您的热问题，支持非线性和温度相关的属性。

     热变化通常会影响结构响应，反之亦然，需要进行耦合分析以更好地理解物理场。例如，制动系统中的摩擦会产生热量，温度梯度可能导致翘曲，而翘曲反过来又可能是不必要的噪音的来源。MSC Nastran 帮助您可以在单个模型中仿真多个物理场，使工程师能够同时仿真结构荷载和热荷载的相互作用。

●考虑所有传热模式的热分析（传导、对流和热辐射）

●更高效的计算辐射视角系数

●稳态和瞬态传热分析

●与温度相关的材料特性，可提高精度

●线性和非线性材料属性，用于更好地表示行为

●热接触，允许在组件之间传递热量

●以温度为初始条件执行热应力分析

●热和结构行为的耦合

●包含摩擦和内部塑性发热

功能：

●支持材料模型包括弹性塑性、超弹、形状记忆合金、复合材料、温度依赖性等

●将多个分析链接在一起，形成一个模型的多学科分析

●执行瞬态和稳态传热分析

●执行耦合和非耦合热结构分析

●利用针对性能和精度而优化的先进求解器

●在共享和分布式内存计算机上实现并行处理

●观察非线性材料的损坏和失效

●监测先进复合材料的分层和渐进性失效

●使用针对非线性分析优化的 1D, 2D and 3D 单元

●应用粘接接触方式易于模拟约束应用

●粘接接触联接不同网格

●执行热接触，在各种组件之间实现精确的热传递

高性能计算

     随着仿真使用的增加，模型规模和仿真数量都在增加。然而，更严格的时间限制意味着这些分析需要更快地运行。为了应对这一挑战，MSC Nastran通过在多个方面提升解决问题能力，继续证明其在高性能计算（HPC）计算方面的领导地位。

●更快、更高效的直接和迭代稀疏求解器

●高效利用系统资源，包括 GPU 设备，以提供额外的浮点计算能力

●并行求解器，可在分布式和共享内存系统上为您提供更快的求解时间

带给企业的益处：

●方便地从线性分析过渡到非线性分析，以提高生产率

●将一个求解器用于多个学科，同时降低培训成本

●利用稳健的求解器提高非线性分析的精度

●通过多学科集成提高仿真的准确性

●利用 MSC Nastran 的胶粘接触功能，节省大型模型中重新划分网格和对齐不同网格的时间