NX Nastran-卡核

制造商：Siemens Digital Industries Software 西门子数字工业软件

40 多年来，Nastran 有限元求解器一直是应力、振动、屈曲、结构故障、热传递、声学和气动弹性力学分析方面的行业标准。航空航天、汽车、电子、重型机械、医疗设备及其他行业的众多制造商和工程供应商均依靠 NX Nastran 软件满足在工程计算方面的迫切需求，以在日益缩短的设计周期内打造出安全、可靠的优化设计。

　　NX Nastran 既可作为独立求解器使用，也可与 NX CAE 集成使用，它帮助用户节省了数百万美元的产品开发成本。与将被取代的物理原型构建相比，构建计算机模型以及执行数字测试的成本更低、速度更快且更有效。此外，由于产品质量得到提升，公司还可以节省潜在的保修成本。

　　功能介绍：

　　1、一个求解器应对多个解算领域

　　可解决线性和非线性分析、动力学、声学、转子动力学、气动弹性力学和优化方面的大多数结构分析问题。通过一个求解器解决所有问题的优势在于，输入/输出文件格式对于所有解算类型都是一致的，这样就大大简化了建模流程。

　　2、计算性能和数值精度

　　NX Nastran 的性能卓越，是此类问题的首选解决方案。提供了两种不同的并行处理功能。共享内存并行处理 (SMP) 是共享内存式多处理器节点或多核处理器节点的首选技术。分布式内存处理 (DMP) 可以为大型系统级静态及动态分析等主要计算难题提供更高级别的扩展性。

　　3、简化建模和工程工作流

　　通过支持 NX Nastran 的 NX CAE 或多种其他商用 FEA 前处理器，可以轻松地创建模型。为更好地进行建模，提供了很多独特的功能，例如简化组件连接、用于简化复杂 FE 建模的超单元、自动相关性冲突解析以及与多体动力学 (MBD) 解算方案直接对接。

　　4、高级应用

　　可用来解算各种高级应用工况，例如汽车业的 NVH（噪声、振动和声振粗糙度）问题、航空航天业的复合材料分析，以及电子行业和许多其他行业中复杂的耦合热-结构问题。

　　5、灵活性及开放性

　　通过 NX Nastran，可以使用直接矩阵抽象化编程 (DMAP) 灵活地编写自己的应用程序，并添加自己的定制分析模块。还可以将外部生成的力场结果加载到 NX Nastran 结构模型中，配合使用 NX Nastran 和第三方求解器来执行耦合分析。

　　6、可扩展的许可和捆绑销售方案

　　凡是有结构仿真需求的企业都可使用 NX Nastran 作为解决方案。这能成为现实，归功于 NX Nastran 为 NX Nastran Desktop 和 NX Nastran Enterprise 提供的灵活而可扩展的许可和捆绑销售方案。NX Nastran Desktop 许可是较小模型的理想选择，可以在台式机上有效地解算这些模型而不需要集中式计算服务器。借助 NX Nastran Enterprise 许可，大型分析团队或者需要对大型模型进行仿真的用户可以在群集中灵活地部署求解器。

　　7、需提供，按次计费，云计算

　　工程师们越来越需要通过试验设计 (DOE) 方法加快大型模型解算的产品验证，或是对模型执行灵敏度分析以确定海量参数对其模型的相对影响。通过与云工程仿真平台 Rescale 合作，以软件即服务 (SaaS) 模式向用户提供 NX Nastran。这样可将 NX Nastran 与按需高性能计算 (HPC) 结合起来，就可按需求的变化无缝调整计算能力。用户可以选择各种硬件来优化 NX Nastran 解算的性能，高效地组织大规模 DOE 或多学科优化。

　　NX Nastran Basic（基本模块）

　　NX Nastran基本模块是NX Nastran的一个核心子集，包括一套强健的线性静力学、模态、屈曲分析和基本非线性等功能。其分析功能包括：

　　线性静力分析（包括惯性释放）

　　正则模态

　　屈曲分析

　　模型检查

　　复合材料分析

　　传热

　　基本非线性分析

　　Optimization（优化）

　　NX Nastran的优化过程由设计灵敏度分析及优化两大部分组成，设计灵敏度分析用于评估设计变动对结构的影响程度。有效的优化算法允许在大模型中存在上百个设计优化变量和响应。设计灵敏度和优化分析支持的分析类型包括：

　　静力分析

　　模态以及屈曲分析

　　瞬态响应、频率响应

　　气动弹性和颤振分析

　　Superelements（超单元）

　　超单元模块在求解超大的复杂有限元模型时具有关键的作用，它可将大型结构分解为较小的同等子结构集合，这些子结构称为超单元。该模块可用于所有NX Nastran 分析功能，在大型的完整系统分析中特别高效，例如整架飞机、车辆或者轮船；同时该模块可执行增量或者部分装配求解，大大提高了运算效率。

　　Dynamic Response（动力响应）

　　动力响应模块可在时间和频率领域内评价产品性能。结构动力学分析是Nastran的更强项之一,方法有直接积分法和模态法，可考虑各种阻尼 (如结构阻尼、材料阻尼和模态阻尼)效应的作用。主要分析类型有：

　　频率响应分析

　　瞬态响应分析

　　随机振动响应分析

　　冲击谱响应分析

　　Aeroelasticity（气弹分析）

　　气弹分析模块

　　可预测产品结构性能在风场中的动力稳定性和动态响应，气动弹性问题涉及气动、惯性及结构力间的相互作用，可以进行飞机、导弹、悬索桥、电视发射塔甚至烟囱和高压线的气动弹性分析和设计。气动弹性分析功能主要包括：

　　静态及动态气弹响应分析

　　结构颤振分析

　　气动弹性设计灵敏度和优化

　　亚音速和超音速分析

　　Advanced Nonlinear（高级非线性）

　　高级非线性模块集成了世界更先进的ADINA解算技术，包括隐式求解器Sol 601和显式求解器Sol 701，支持分析类型包括：

　　材料非线性，例如

　　– 垫圈(Gasket)材料、超弹性材料

　　– 粘弹性材料、弹塑性材料

　　几何非线性，接触问题，例如面接触、自接触等

　　Rotor Dynamics（转子动力学分析）

　　转子动力学分析主要解决旋转机械的动力设计，振动分析，故障诊断等问题。它的主要任务是：预计临界转速，预计转子不平衡引起的同步振动响应，预计开始失稳的门坎转速以及转子在加速或减速过程中的瞬态响应。NX Nastran转子动力学是基于SOL110(复模态)实现的，支持非对称转子分析,可以分析航空发动机、压缩机、离心机、汽轮机、涡轮机和泵等旋转机械转子系统的陀螺力矩和动力学特性。

　　DMAP

　　DMAP (直接矩阵提取程序)是NX Nastran高效的二次开发语言，已有30多年历史。DMAP主要功能包括：

　　帮助用户改变或直接产生新的求解序列,实现矩阵的合并、分离、增加、删除，或将矩阵输出到有限元后处理、机构分析以及测试相关性等一些外部程序中。

　　用户可利用DMAP编写用户化程序,操作数据库流程。

　　Enhanced Parallel Processing（增强的并行计算性能）

　　NX Nastran包含强大的并行计算求解功能，大大提高了在求解超大模型时的效率。NX Nastran不仅支持共享内存式单机多CPU并行SMP；同时也支持分布式多机多CPU并行DMP，可用于工作站集群，尤其特别地，其独特的HDMP支持模型同时按几何和频率范围进行分割，极大地提高计算效率。

　　TMG Thermal（TMG热分析）

　　TMG Thermal包含了解决大多数通用工程问题所需的静态和瞬态热力分析功能，包括传导、对流、辐射和相位变化的建模与分析。TMG Thermal 提供了一套完整的热力边界条件和求解程序控制，以及一套供装配件使用的功能强大的热力建模工具。

　　TMG Advanced Thermal（TMG高级热分析）

　　TMG Advanced Thermal中增加了许多高级热力和流体流动分析功能，包括管流分析建模、强迫对流分析。此外，它还提供广泛的高级工具，用于分析高级辐射和航天器模型，模拟包含太阳和行星的环境热、轨道、镜面反射和光影追踪与铰接的相对运动结构等。它同样支持高级求解特征，如用户编写的子程序、模型简化、子结构以及与其他工业软件的接口。

　　TMG Flow（TMG流分析）

　　TMG Flow提供一套综合的三维计算流体动力学（CFD）解决方案。TMG Flow使用高效的基于单元的有限体积法求解程序，计算静态和瞬态应用中的三维流体速度、温度和压力。当它与TMG Thermal组合使用时，可以解决范围广泛的多种物理问题，这些问题涉及流体流动和热传导，低速与高速的可压缩或不可压流动等。