NX NASTRAN - Solver de Análisis por Elementos Finitos

NX NASTRAN
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NX Nastran Optim
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NX Nastran es un solver avanzado de simulación y análisis por elementos finitos adaptable a diferentes entornos de ingeniería y a precio asequible, con independencia del tamaño de su compañía y del presupuesto de I+D que disponga.

Desde hace más de 30 años, Nastran es la herramienta de análisis y simulación por excelencia en la industria aeronáutica, aeroespacial, defensa, automoción, construcción de barcos, maquinaria pesada, bienes de equipo, medicina y productos de consumo, es decir, todo un estandard industrial en simulación e ingeniería asistida por ordenador (CAE) para el cálculo de tensiones, vibraciones, durabilidad, fatiga, ruido, acústica y aeroelasticidad.

NX Nastran está disponible en dos versiones principales: “NX Nastran Enterprise” como solver “stand-alone” con licencias flotantes para empresas de mayor envergadura que requieren una solución de análisis flexible, única, potente y rentable implementada sobre CPUs en red de tipo servidor (UNIX & LINUX de HP Itanium, Opteron, SGI, IBM y SUN) dando soporte a múltiples usuarios y en diferentes lugares, y “NX Nastran Desktop” para entornos de ingeniería como Unigraphics NX Advanced Simulation, I-deas MasterFEM o FEMAP. Ambas versiones Enterprise y Desktop son la misma en cuanto a configuraciones de módulos, sólo difieren en el mecanismo de licencia y el empaquetado.

Progresión de NX NASTRAN

La Historia de Nastran
NASTRAN (NASA STRUCTURAL ANALYSIS PROGRAM) nació en 1965 como un solver de análisis por elementos finitos financiado por el gobierno americano y desarrollado por la NASA para realizar cálculos estructurales en proyectos espaciales y aeronáuticos. La NASA buscaba crear una herramienta de simulación y análisis por elementos finitos capaz de llevar a cabo una amplia gama de análisis estructurales avanzados, y a la vez dotarla de posibilidades de personalización y ampliación en manos del sector comercial. Tras el desarrollo del código inicial, la NASA registró Nastran en 1976 como marca comercial en USA haciendo público el código fuente con el combre COSMIC/NASTRAN para permitir su posterior desarrollo comercial por parte de la industria.

En 1971 MacNeal Schwendler Corp.(MSC) compra a la NASA los derechos de Nastran y lanza al mercado la primera versión de MSC/Nastran, continuando su desarrollo y suministro de licencias a usuarios comerciales y gubernamentales. MSC/Nastran se convierte en el “standard de facto” para muchas compañías. Otras empresas como UAI, CSAR, Noran Engineering, MI, etc.. compran los derechos de Nastran y crean programas como UAI/Nastran y CSA/Nastran, etc.., convirtiéndose en una alternativa de bajo precio a MSC/Nastran, que empieza a perder terreno ya que muchas compañías reemplazan MSC/Nastran por uno de estos productos. En 1999 MSC compra UAI/Nastran y CSA/Nastran, interrumpiendo su desarrollo tras la compra. Al desaparacer la competencia, MSC incrementa de forma considerable el precio de MSC/Nastran.

Como consecuencia de las quejas de la industria, la FTC (Federal Trade Commission) sanciona a MSC a compartir el código fuente, así como los derechos de distribución, documentación, materiales de formación, etc.. y a mantener los formatos de ficheros de MSC.Nastran totalmente compatibles durante 3 años. UGS PLM Solutions es seleccionado para licenciar NASTRAN y tras los acuerdos definitivos entre UGS PLM Solutions, la Comisión Federal de Comercio americana y MSC.Software, UGS PLM Solutions comienza a desarrollar, soportar y distribuir a nivel mundial su propia versión del software MSC.Nastran con el nombre NX Nastran. La competencia en Nastran se reestablece, y UGS incluye NX Nastran en todas sus líneas de productos CAE de diseño conceptual, diseño de detalle y diseño final a través de I-deas, Unigraphics NX y FEMAP.

Integración de NX Nastran con FEMAP, I-deas NX MasterFEM y Unigraphics NX Advanced Simulation

NX Nastran está basado en el mismo código fuente de MSC.Nastran v2001.9 (Septiembre-2003) fruto de más de 1000 años-hombre de inversión en I+D, y todos los formatos de ficheros de datos de entrada/salida son idénticos a los utilizados por MSC.Nastran. Gracias a los acuerdos definitivos de licencias, los formatos de los ficheros de datos de NX Nastran continuarán siendo completamente compatibles con versiones futuras de MSC.Nastran y productos CAE relacionados de MSC.Software, como MSC.Patran. Estos acuerdos garantizan que los usuarios finales puedan importar y reutilizar sin problemas sus anteriores ficheros de datos de MSC.Patran y MSC.Nastran en NX Nastran.

La Evolución de NX Nastran
Desde el lanzamiento de NX Nastran 1.0 en el año 2003 el incremento de nuevas capacidades y prestaciones ha sido espectacular. Los desarrollos clave implementados a lo largo del año 2004 fueron dos: mejorar las prestaciones de los módulos de cálculo mediante la introducción de un nuevo solver iterativo (PCG Iterative Solver) así como mejorar el módulo de procesado en paralelo (DMP), y en segundo lugar ampliar las disciplinas de análisis mediante la introducción del módulo no lineal avanzado.

Gráfico de evolución de NX Nastran

Configuraciones de NX Nastran
Para permitir un acceso amplio, incluso a las configuraciones de NX Nastran más avanzadas, toda la suite de NX Nastran puede adquirirse comprando tan sólo dos paquetes, el NX Nastran Basic y el NX Nastran Advanced, con tan solo cuatro módulos adicionales:

Módulos y Configuraciones de NX Nastran

NX Nastran - Basic es el núcleo de NX Nastran e incluye una robusta suite de módulos para cálculo estático lineal, análisis de frecuencias, pandeo lineal, transferencia de calor, soldaduras punto-a-punto y análisis no lineal básico.
NX Nastran - Advanced está compuesto por los siguientes módulos:
- Distributed Memory Paralell Processing (DMP): capacidad de procesado en paralelo de forma jerárquica en un cluster de workstations (no disponible en la versión Desktop).
- Dynamic Response: calcula la respuesta dinámica lineal y no lineal de la estructura a excitaciones (cargas o movimentos) variables en el dominio del tiempo o de la frecuencia.
- Superelements: juega un papel clave en la resolución de grandes modelos de elementos finitos al descomponer el problema en pequeñas subestructuras llamadas superelementos.
- Direct Matrix Abstraction Program (DMAP): módulo de programación que permite a los usuarios expandir NX Nastran con sus propias aplicaciones y módulos personalizados.
- Aeroelasticity (I): permite simular el comportamiento y prestaciones de modelos estructurales en presencia de una corriente de aire.
Optimization: módulo de optimización que libera al usuario de la costosa tarea de mejorar manualmente el diseño automatizando la búsqueda iterativa del diseño óptimo.
Advanced Aeroelasticity (II): predice el comportamiento de estructuras trabajando en presencia de una corriente de aire, con características especiales para el análisis aeroelástico supersónico.
Advanced NonLinear: ni más ni menos que el prestigioso programa ADINA de análisis no lineal avanzado del profesor Klaus-Jürgen Bathe, un completo programa no lineal con contactos 3D, grandes deformaciones, cargas función del tiempo y materiales no lineales, todo un lujo para los usuarios de NX Nastran !!.
Rotor Dynamics: módulo de análisis dinámico que permite crear diseños que trabajen lejos de las velocidades críticas de giro de las máquinas rotativas.

Módulos de Análisis de Nastran
Los módulos de análisis de Nastran se identifican tradicionalmente por SOL seguido de un número, así SOL 101 se denomina a la secuencia de análisis estático lineal:

Secuencias de análisis de NX NASTRAN