Nastran是一款功能超級強大的軟件，結構的優化設計是它的主要功能之一。一個結構的響應如力、位移、應力，特征值和質量等是系統參數的函數，如何通過參數的優化組合使得，結構的某項或某幾項性能最優，就是優化問題。Nastran優化求解必須基于靈敏性分析，靈敏性分析就是通過計算結構的每個屬性對結構的性能的影響程度，來判別優化的方向和變量步長等等。當然也有不依靠靈敏性分析的優化算法，如遺傳算法。

       1.優化和靈敏性分析的流程

       優化設計的第一步就是建立設計變量，將系統構件的密度、單元面積、厚度、截面尺寸、坐標等參數用設計變量的形式參數化。這樣目標函數和約束就可轉化為設計變量的函數，進而可以借助靈敏性分析進行尋優。

        Nastran優化的求解序列是SOL 200，優化流程可大致表述為：

        1）定義工況

        2）定義設計變量

        3）將設計變量與構件的參數關聯

        4）定義響應

        5）定義目標函數和約束

        2.工況設置

        除了有限元模型的工況設置，優化還需要定義優化類型，優化類型常見的有STATICS,MODES,BUCK,DFREQ等等，具體可參見Nastran幫助手冊。每個子工況都需要定義優化類型，如果連續的幾個子工況分析類型相同，在第一個子工況前定義一個優化類型即可。

         工況控制部分還需要設置目標函數的卡片（DESOBJ）和約束的數據卡片（DESGLB/DESSUB），以便將相應的響應定義為目標函數或約束。

         3.設計變量的定義

         Nastran提供了DESVAR卡片定義變量，卡片有固定的格式要求，按照格式要求即可完成變量設置。需要注意的是，Nastran中的數據必須是實數，填寫整型數據會報錯，另外Nastran輸入文件每行最多輸入80個字符，這80個字符又根據不同卡片的格式要求分為若干區域，數據切不可跨區域書寫，具體格式要求可以參考Nastran輸入文件數據格式的介紹。

        定義完設計變量，需將變量與參數關聯，這樣優化過程才可以修改相應的參數，關聯卡片有DVGRID、DVPREL1、DVPREL2等數據卡，DVGRID是將設計變量與節點坐標相關聯，DVPREL1是將設計變量與單元屬性關聯，DVPREL2可定義非線性的關系，借助方程數據卡（DEQATN）可定義較為復雜的變量組合關系，豐富了Nastran的優化變量類型。

        4.響應設置

        常見的響應類型有質量、體積、質量分數、材料分數、節點位移、頻率、特征值、應力、應變等等，根據優化模型，可以將響應分別定義為目標或約束。部分響應如應力、應變、力等還需要填寫代碼，如桿單元A,B端的最大應力響應代碼為8和108.正確理解Nastran的格式要求是利用Nastran完成優化設計的必要前提。

         響應的卡片包括DRESP1和DRESP2，DRESP2卡片借助公式卡片可以完成特殊響應的建立，如特定點之間距離的變化，剛度等等。

         5.目標和約束的定義

         選定一個響應作為目標函數，選定一系列響應作為約束，并定義約束的上下限和引用的工況。DCONADD卡片則提供了將多個約束編組，供某子工況選用的功能。

         6.靈敏性分析

         在輸出文件中插入PARAM，OPTEXIT，4（在靈敏性分析完成后輸出靈敏度）或PARAM，OPTEXIT，7（輸出收斂處或迭代終止處的靈敏度）可輸出靈敏性數據，輸出的靈敏性數據保存在f06文件中，是一個m x n的矩陣，m代表變量的個數，n代表響應的個數。