NX NASTRAN 介紹
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NX Nastran簡介
源于美國國家航空航天局 (NASA)的結構分析軟件Nastran經過40年的發展已經成為世界上最為著名的有限元求解程序，擁有最為廣泛的用戶群，其解算結果和數據格式已經成為CAE行業標準。
博覽達提供的 NX Nastran 是經美國政府認證的兩個商業版Nastran之一，現正廣泛用于美國工業界及NASA各研究所。NX Nastran是由西門子/UGS PLM Software 研發、維護的全球標準Nastran，產品主要包括Professional Package、Dynamics Package、TMG Thermal Package、Server Package四個標準包及配選的功能模塊。博覽達合理的價格及堅強的技術團隊讓每個CAE工程師都能使用全功能的Nastran圓滿地完成分析、仿真任務。
主要模塊及功能介紹
NX Nastran Basic（基本模塊）
NX Nastran基本模塊是NX Nastran的一個核心子集，包括一套 強健的線性靜力學、模態、屈曲分析和基本非線性等功能。其分析功能包括：
線性靜力分析（包括慣性釋放）
正則模態
屈曲分析
模型檢查
復合材料分析
傳熱
基本非線性分析
Optimization（優化）
NX Nastran的優化過程由設計靈敏度分析及優化兩大部分組成，設計靈敏度分析用于評估設計變動對結構的影響程度。有效的優化 算法允許在大模型中存在上百個設計優化變量和響應。設計靈敏度 和優化分析支持的分析類型包括：
靜力分析
模態以及屈曲分析
瞬態響應、頻率響應
氣動彈性和顫振分析
Superelements（超單元）
超單元模塊在求解超大的復雜有限元模型時具有關鍵的作用，它可將大型結構分解為較小的同等子結構集合，這些子結構稱為超單元。該模塊可用于所有NX Nastran 分析功能，在大型的完整系統分析中特別高效，例如整架飛機、車輛或者輪船；同時該模塊可執行增量或者部分裝配求解，大大提高了運算效率。
Dynamic Response（動力響應）
動力響應模塊可在時間和頻率領域內評價產品性能。結構動力學分析是Nastran的最強項之一,方法有直接積分法和模態法，可考慮各種阻尼 (如結構阻尼、材料阻尼和模態阻尼)效應的作用。主要分析類型有：
頻率響應分析
瞬態響應分析
隨機 振動響應分析
沖擊譜響應分析
Aeroelasticity（氣彈分析）
氣彈分析模塊可預測產品結構性能在風場中的動力穩定性和動態 響應，氣動彈性問題涉及氣動、慣性及結構力間的相互作用，可以進行飛機、導彈、懸索橋、電視發射塔甚至煙囪和高壓線的氣動彈性分析和設計。氣動彈性分析功能主要包括：
靜態及動態氣彈響應分析
結構顫振分析
氣動彈性設計靈敏度和優化
亞音速和超音速分析
Advanced Nonlinear（高級非線性）
高級非線性模塊集成了世界最先進的ADINA解算技術，包括 隱式求解器Sol 601和顯式求解器Sol 701，支持分析類型包括：
材料非線性，例如
-- 墊圈(Gasket)材料、超彈性材料
-- 粘彈性材料、彈塑性材料
幾何非線性，接觸問題，例如面接觸、自接觸等
Rotor Dynamics（轉子動力學分析）
轉子動力學分析主要解決旋轉機械的動力設計，振動分析，故障診 斷等問題。它的主要任務是：預計臨界轉速，預計轉子不平衡引起的同 步振動響應，預計開始失穩的門坎轉速以及轉子在加速或減速過程中的 瞬態響應。NX Nastran轉子動力學是基于SOL110(復模態)實現的，支 持非對稱轉子分析,可以分析航空發動機、壓縮機、離心機、汽輪機、渦輪機和泵等旋轉機械轉子系統的陀螺力矩和動力學特性。
DMAP
DMAP (直接矩陣提取程序)是NX Nastran高效的二次開發語言，已有30多年歷史。DMAP主要功能包括：
幫助用戶改變或直接產生新的求解序列,實現矩陣的合并、分離、增加、刪除， 或將矩陣輸出到有限元后處理、 機構分析以及測試相關性等一些外部程序中。
用戶可利用DMAP編寫用戶化程序,操作數據庫流程。
Enhanced Parallel Processing（增強的并行計算性能）
NX Nastran包含強大的并行計算求解功能，大大提高了在求解超大模型時的效率。NX Nastran不僅支持共享內存式單機多CPU并行SMP；同時也支持分布式多機多CPU并行DMP，可用于工作站集群，尤其特別地，其獨特的HDMP支持模型同時按幾何和頻率范圍進行分割，極大地提高計算效率。
TMG Thermal（TMG熱分析）
TMG Thermal包含了解決大多數通用工程問題所需的靜態和瞬態熱力 分析功能，包括傳導、對流、輻射和相位變化的建模與分析。TMG Thermal 提供了一套完整的熱力邊界條件和求解程序控制，以及一套供裝配件使用的功能強大的熱力建模工具。
TMG Advanced Thermal（TMG高級熱分析）
TMG Advanced Thermal中增加了許多高級熱力和流體流動分析功能，包括管流分析建模、強迫對流分析。此外，它還提供廣泛的高級工具，用于分析高級輻射和航天器模型，模擬包含太陽和行星的環境熱、軌道、鏡面反射和光影追蹤與鉸接的相對運動結構等。它同樣支持高級求解特征，如用戶編寫的子程序、模型簡化、子結構以及與其他工業軟件的接口。
TMG Flow（TMG流分析）
TMG Flow提供一套綜合的三維計算流體動力學（CFD）解決方案。TMG Flow使用高效的基于單元的有限體積法求解程序，計算靜態和瞬態 應用中的三維流體速度、溫度和壓力。當它與TMG Thermal組合使用時，可以解決范圍廣泛的多種物理問題，這些問題涉及流體流動和熱傳導，低速與高速的可壓縮或不可壓流動等。
Femap－超強的Nastran前后處理器
Femap作為高性價比的高端有限元前后處理器，從1985年開發至今，已經有20多年的歷史。其前后處理能力強大，主要特點包括：
Femap基于Windows界面風格，易學易用且功能強大。
以行業標準Parasolid為基礎，支持目前的主流CAD，如CATIA、UG、Pro/Engineer、Solid Edge以及Solidworks等軟件輸出文件。
對20多種CAE求解器提供深層次和高質量的支持，包括NX Nastran、MSC.Nastran、MD Nastran、ANSYS、ABAQUS、TMG以及LS-DYNA等。
客戶化定制功能強大。功能全面、面向對象、基于OLE/COM的編程API，完全集成的Visual Basic開發環境
高級后處理工具支持動態切削平面、動態等勢面、節點力、流線等。
Other New Features(其他新功能)
NX Nastran還提供了一些其他新功能，舉例如下：
膠合功能可輕松實現非協調網格的連接并適用于所有的分析類型；
面面接觸功能可解決線性靜態分析中的接觸問題；
運用預緊力螺栓可實現帶 螺栓預載荷的裝配體模態和應力分析；
新迭代算法可快速提高以體單元為主的大型模型的求解速度。
NX Nastran解決方案包含的標準包
博覽達提供的NX Nastran解決方案，完整地涵蓋了CAE結構、熱、流等分析，包括以下四種標準包及附加模塊。Professional Package是針對結構分析工程師提供的專業包，該專業包可通過配選模塊，實現最完整的功能；Dynamics Package包含了功能強大的超單元模塊，是為專注于動力響應分析的客戶選配的標準包，可以讓用戶輕松執行大模型的動力分析；TMG Thermal Package是博覽達針對原有的Nastran基本熱分析的不足而提供的專業熱分析標準包，同時也提供可選的高級熱分析及CFD流分析模塊； Server Package為執行超大模型分析的用戶提供了可用于并行處理的服務器標準包。
NX Nastran 各標準包功能列表
模塊
Professional Package
Dynamics Package
TMG Thermal Package
Server Package
前后處理器Femap
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靜力分析
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模態分析
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屈曲分析
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復合材料分析
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傳熱
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基本非線性分析
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動力響應
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優化
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超單元
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氣彈分析
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隱式高級非線性
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顯式高級非線性
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轉子動力學分析
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二次開發語言DMAP
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TMG熱分析
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TMG流分析
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TMG高級熱分析
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支持Windows
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支持64-Bits
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支持SMP
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支持DMP
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支持HDMP
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支持Cluster
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支持LINUX/UNIX
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“?”表示包括的功能 ；“+”表示可選的功能。
源于美國國家航空航天局 (NASA)的結構分析軟件Nastran經過40年的發展已經成為世界上最為著名的有限元求解程序，擁有最為廣泛的用戶群，其解算結果和數據格式已經成為CAE行業標準。
博覽達提供的 NX Nastran 是經美國政府認證的兩個商業版Nastran之一，現正廣泛用于美國工業界及NASA各研究所。NX Nastran是由西門子/UGS PLM Software 研發、維護的全球標準Nastran，產品主要包括Professional Package、Dynamics Package、TMG Thermal Package、Server Package四個標準包及配選的功能模塊。博覽達合理的價格及堅強的技術團隊讓每個CAE工程師都能使用全功能的Nastran圓滿地完成分析、仿真任務。
主要模塊及功能介紹
NX Nastran Basic（基本模塊）
NX Nastran基本模塊是NX Nastran的一個核心子集，包括一套 強健的線性靜力學、模態、屈曲分析和基本非線性等功能。其分析功能包括：
線性靜力分析（包括慣性釋放）
正則模態
屈曲分析
模型檢查
復合材料分析
傳熱
基本非線性分析
Optimization（優化）
NX Nastran的優化過程由設計靈敏度分析及優化兩大部分組成，設計靈敏度分析用于評估設計變動對結構的影響程度。有效的優化 算法允許在大模型中存在上百個設計優化變量和響應。設計靈敏度 和優化分析支持的分析類型包括：
靜力分析
模態以及屈曲分析
瞬態響應、頻率響應
氣動彈性和顫振分析
Superelements（超單元）
超單元模塊在求解超大的復雜有限元模型時具有關鍵的作用，它可將大型結構分解為較小的同等子結構集合，這些子結構稱為超單元。該模塊可用于所有NX Nastran 分析功能，在大型的完整系統分析中特別高效，例如整架飛機、車輛或者輪船；同時該模塊可執行增量或者部分裝配求解，大大提高了運算效率。
Dynamic Response（動力響應）
動力響應模塊可在時間和頻率領域內評價產品性能。結構動力學分析是Nastran的最強項之一,方法有直接積分法和模態法，可考慮各種阻尼 (如結構阻尼、材料阻尼和模態阻尼)效應的作用。主要分析類型有：
頻率響應分析
瞬態響應分析
隨機 振動響應分析
沖擊譜響應分析
Aeroelasticity（氣彈分析）
氣彈分析模塊可預測產品結構性能在風場中的動力穩定性和動態 響應，氣動彈性問題涉及氣動、慣性及結構力間的相互作用，可以進行飛機、導彈、懸索橋、電視發射塔甚至煙囪和高壓線的氣動彈性分析和設計。氣動彈性分析功能主要包括：
靜態及動態氣彈響應分析
結構顫振分析
氣動彈性設計靈敏度和優化
亞音速和超音速分析
Advanced Nonlinear（高級非線性）
高級非線性模塊集成了世界最先進的ADINA解算技術，包括 隱式求解器Sol 601和顯式求解器Sol 701，支持分析類型包括：
材料非線性，例如
-- 墊圈(Gasket)材料、超彈性材料
-- 粘彈性材料、彈塑性材料
幾何非線性，接觸問題，例如面接觸、自接觸等
Rotor Dynamics（轉子動力學分析）
轉子動力學分析主要解決旋轉機械的動力設計，振動分析，故障診 斷等問題。它的主要任務是：預計臨界轉速，預計轉子不平衡引起的同 步振動響應，預計開始失穩的門坎轉速以及轉子在加速或減速過程中的 瞬態響應。NX Nastran轉子動力學是基于SOL110(復模態)實現的，支 持非對稱轉子分析,可以分析航空發動機、壓縮機、離心機、汽輪機、渦輪機和泵等旋轉機械轉子系統的陀螺力矩和動力學特性。
DMAP
DMAP (直接矩陣提取程序)是NX Nastran高效的二次開發語言，已有30多年歷史。DMAP主要功能包括：
幫助用戶改變或直接產生新的求解序列,實現矩陣的合并、分離、增加、刪除， 或將矩陣輸出到有限元后處理、 機構分析以及測試相關性等一些外部程序中。
用戶可利用DMAP編寫用戶化程序,操作數據庫流程。
Enhanced Parallel Processing（增強的并行計算性能）
NX Nastran包含強大的并行計算求解功能，大大提高了在求解超大模型時的效率。NX Nastran不僅支持共享內存式單機多CPU并行SMP；同時也支持分布式多機多CPU并行DMP，可用于工作站集群，尤其特別地，其獨特的HDMP支持模型同時按幾何和頻率范圍進行分割，極大地提高計算效率。
TMG Thermal（TMG熱分析）
TMG Thermal包含了解決大多數通用工程問題所需的靜態和瞬態熱力 分析功能，包括傳導、對流、輻射和相位變化的建模與分析。TMG Thermal 提供了一套完整的熱力邊界條件和求解程序控制，以及一套供裝配件使用的功能強大的熱力建模工具。
TMG Advanced Thermal（TMG高級熱分析）
TMG Advanced Thermal中增加了許多高級熱力和流體流動分析功能，包括管流分析建模、強迫對流分析。此外，它還提供廣泛的高級工具，用于分析高級輻射和航天器模型，模擬包含太陽和行星的環境熱、軌道、鏡面反射和光影追蹤與鉸接的相對運動結構等。它同樣支持高級求解特征，如用戶編寫的子程序、模型簡化、子結構以及與其他工業軟件的接口。
TMG Flow（TMG流分析）
TMG Flow提供一套綜合的三維計算流體動力學（CFD）解決方案。TMG Flow使用高效的基于單元的有限體積法求解程序，計算靜態和瞬態 應用中的三維流體速度、溫度和壓力。當它與TMG Thermal組合使用時，可以解決范圍廣泛的多種物理問題，這些問題涉及流體流動和熱傳導，低速與高速的可壓縮或不可壓流動等。
Femap－超強的Nastran前后處理器
Femap作為高性價比的高端有限元前后處理器，從1985年開發至今，已經有20多年的歷史。其前后處理能力強大，主要特點包括：
Femap基于Windows界面風格，易學易用且功能強大。
以行業標準Parasolid為基礎，支持目前的主流CAD，如CATIA、UG、Pro/Engineer、Solid Edge以及Solidworks等軟件輸出文件。
對20多種CAE求解器提供深層次和高質量的支持，包括NX Nastran、MSC.Nastran、MD Nastran、ANSYS、ABAQUS、TMG以及LS-DYNA等。
客戶化定制功能強大。功能全面、面向對象、基于OLE/COM的編程API，完全集成的Visual Basic開發環境
高級后處理工具支持動態切削平面、動態等勢面、節點力、流線等。
Other New Features(其他新功能)
NX Nastran還提供了一些其他新功能，舉例如下：
膠合功能可輕松實現非協調網格的連接并適用于所有的分析類型；
面面接觸功能可解決線性靜態分析中的接觸問題；
運用預緊力螺栓可實現帶 螺栓預載荷的裝配體模態和應力分析；
新迭代算法可快速提高以體單元為主的大型模型的求解速度。
NX Nastran解決方案包含的標準包
博覽達提供的NX Nastran解決方案，完整地涵蓋了CAE結構、熱、流等分析，包括以下四種標準包及附加模塊。Professional Package是針對結構分析工程師提供的專業包，該專業包可通過配選模塊，實現最完整的功能；Dynamics Package包含了功能強大的超單元模塊，是為專注于動力響應分析的客戶選配的標準包，可以讓用戶輕松執行大模型的動力分析；TMG Thermal Package是博覽達針對原有的Nastran基本熱分析的不足而提供的專業熱分析標準包，同時也提供可選的高級熱分析及CFD流分析模塊； Server Package為執行超大模型分析的用戶提供了可用于并行處理的服務器標準包。
NX Nastran 各標準包功能列表
模塊
Professional Package
Dynamics Package
TMG Thermal Package
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前后處理器Femap
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模態分析
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支持64-Bits
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支持SMP
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支持HDMP
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支持Cluster
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支持LINUX/UNIX
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“?”表示包括的功能 ；“+”表示可選的功能。
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