來源：SH赫普

Nastran簡介

Nastran是美國國家航空航天局（National Aeronautics andSpace Administration，簡稱NASA）為滿足當時航空航天工業對結構分析的迫切需求主持開發大型應用有限元程序。該系統稱為NASA Structural AnalysisSystem，即Nastran。MSC公司自1963年開始從事計算機輔助工程領域CAE產品的開發和研究。MSC參與了整個Nastran的開發過程。自從Nastran誕生以來，因其以下特點,得到廣泛的應用。

1 極高的軟件可靠性

MSC.Nastran是一具有高度可靠性的結構有限元分析軟件, 有著50多年的開發和改進歷史, 并通過50,000多個最終用戶的長期工程應用的驗證。MSC.Nastran的整個研制及測試過程是在MSC公司的QA部門、美國國防部、國家宇航局、聯邦航空管理委員會(FAA)及核能委員會等有關機構的嚴格控制下完成的，每一版的發行都要經過4個級別、5,000個以上測試題目的檢驗。

2 優秀的軟件品質

MSC.Nastran的計算結果與其它質量規范相比已成為最高質量標準, 得到有限元界的一致公認。通過無數考題和大量工程實踐的比較，眾多重視產品質量的大公司和工業行業都用MSC.Nastran的計算結果作為標準代替其它質量規范。

3 作為工業標準的輸入/輸出格式

MSC.Nastran被人們如此推崇而廣泛應用使其輸入輸出格式及計算結果成為當今CAE工業標準,幾乎所有的CAD/CAM系統都競相開發了其與MSC.Nastran的直接接口，MSC.Nastran的計算結果通常被視為評估其它有限元分析軟件精度的參照標準,同時也是處理大型工程項目和國際招標的首選有限元分析工具。

4 強大的軟件功能

MSC.Nastran不但容易使用而且具有十分強大的軟件功能。通過不斷地完善, 如增加新的單元類型和分析功能、提供更先進的用戶界面和數據管理手段、進一步提高解題精度和矩陣運算效益等等，使MSC公司以每年推出一個小版本、每兩年推出一個大版本的速度為用戶提供MSC 新產品。

5 高度靈活的開放式結構

MSC.Nastran全模塊化的組織結構使其不但擁有很強的分析功能而又保證很好的靈活性, 用戶可針對根據自己的工程問題和系統需求通過模塊選擇、組合獲取最佳的應用系統。此外,MSC.Nastran的全開放式系統還為用戶提供了其它同類程序所無法比擬開發工具DMAP語言。

Nastran提速建議

隨著有限元分析技術越來越普及，需要面對的工程問題越來越雜，很多行業的工程問題求解規模非常大，對計算速度的要求越來越高。對于MSC.Nastran來說，計算時間由常規管理時間（費時較少），矩陣組裝時間（剛度矩陣，質量矩陣，阻尼矩陣等等），求解時間（求解方程）和結果數據寫入時間組成。

針對以上幾方面，Nastran軟件迭代的新版本除了本身優化算法提高計算速度外，還可以從以下幾個方面進行提升速度。

1. 增加內存

增加內存能夠在內核中解決大部分的問題，原因在于其訪問速度會比內核之外以磁盤訪問為主的訪問速度高出幾個數量級。通過使用緩存池技術，MSC Nastran 可以將RAM作為I/O緩存。內存越大，可為執行系統分配的內存也越多。分配給 MSC Nastran的內存被劃分成供求解器使用的和被執行系統使用的兩部分。這種執行系統可用于 I/O 緩存。

從這個例子中可以看出，將 RAM 從 16 GB 增加到 64 GB，可將用時縮短 53%。將RAM增至128 GB，可將用時整體縮短 63%。所有工作均以 memory=max 運行，默認將平均50%的物理RAM用于Nastran工作。

2.高速磁盤

一旦 Nastran 超出了內存高速緩存，就會將額外的 I/O 寫入到磁盤中。由于有限元分析具有密集的 I/O 操作，因此磁盤配置會顯著影響分析性能，另外，大量的結果文件和數據庫文件（Dball文件）。改進磁盤性能（高轉速磁盤）對提高 Nastran 性能至關重要。可能的情況下，盡量采用固態磁盤（SSD）代替普通磁盤（HDD）。

Dball文件是Nastran中間計算過程數據庫，如果無需保存數據庫，則采用 SCR=YES 運行，計算完成后，會自動刪除，節省磁盤空間。

3.并行計算

MSC.Nastran多種并行求解方法有共享內存式單機多CPU并行（SMP）和分布式多機多CPU并行（DMP）。簡而言之，采用SMP方式，不同的內核/CPU 就可以共享同一個內存和I/O系統。而采用DMP方式，每個內核/CPU就可以分配自己的內存和I/O系統。這意味著可以在單個主機或者通過網絡相連的多個主機上采用DMP方式。而SMP只能用在單個主機上。通常會將DMP和SMP 結合在一起使用，以實現特征值提取的最佳性能。

4.ACMS法（自動部件模態綜合法）

ACMS(Automated Component Mode Synthesis)自動部件模態綜合法，使得工程師能夠實現對大規模模型的動力響應分析和聲場分析，ACMS法自動將一個大模型化小或用區域分解法自動分成幾個子區域進行各個子結構的模態分析，然后進行模態綜合，由此得到整體結構的動力特性。ACMS法適合的求解序列SOL （103，111，112，200）。

5.輸出控制

在動力學計算中，特別是頻響分析和隨機響應分析，如果控制輸出的頻率點比較密集，而模型又比較大的話，結果文件會非常龐大，往往可以達到十幾G甚至幾十G，這些結果文件不僅會導致計算速度慢，還會對后續的后處理帶來不便。一般情況下，需要控制結果的輸出。

1）在振動分析中，我們往往比較關注速度和加速度結果，那么可以選擇一些有代表性的點，組成SET集合，只輸出節點SET集的結果；對于應力結果，也可以只將高應力區和關注的應力區結果進行輸出。

2）F06文件控制，Nastran會將模型和計算結果以文本形式保存在F06文件中，這樣會導致F06文件很大，數據的讀入也耗時較長。可以相應的進行輸出控制。

不要求將模型輸出到F06文件：ECHO=NONE。

不要求將結果文件寫到F06文件中，以位移輸出為例說明。

 

PRINT是將位移結果輸出到F06文件中

PLOT是產生位移但不輸出位移。

下載地址：NASTRAN 瞬態、沖擊譜、隨機振動分析