NX NASTRAN V3.0 - Novedades (Abril 2004)

Las mejoras y novedades introducidas a lo largo del año 2004 en las versiones de NX Nastran V2.0 y NX Nastran V3.0 son las siguientes:

Mejoras del Solver Iterativo
Los solvers iterativos son muy superiores a los solvers directos tipo Sparse (en cuanto a velocidad de proceso y necesidades de espacio en disco) en la resolución de grandes modelos de elementos finitos mallados con tetraedros con uno o dos casos de carga. El solver iterativo implementado inicialmente en NX Nastran V1.0 estaba basado en una aproximación de la matriz global y no presentaba mejoras de más del doble de velocidad frente a los solvers directos tradicionales (una ganancia 2X). Pero en NX Nastran V2.0 se implementó la tecnología de solver iterativo basado en elementos que al no formar la matriz de rigidez ensamblada permitía conseguir ganancias de velocidad de cálculo entre 4X - 10X frente a los solvers directos tradicionales tipo Sparse.

Resultados comparativos de cálculo de un modelo de elementos finitos de unos 200.000 nodos
mallado con elementos tetraedros y resuelto con el solver directo NX Nastran (cerca de 80 min.) y
los solvers iterativos NX Nastran V1 (unos 55 min) y V2 (poco más de 10 min).

Interface con el solver AMLS
El solver AMLS (Automated Multi Level Substructuring) es un calculador avanzado para la extracción de valores propios (eigenvalues) disponible como módulo adicional para NX Nastran y desarrollado por un partner de UGS llamado CDH.

Resultados comparativos de cálculo de frecuencias de 290 modos de vibración
de un vehículo mallado con elementos SHELL y 230.000 nodos
entre el Direct Sparse solver de NX Nastran y el solver de AMLS.

Capacidad implementada en NX Nastran V2.0 pensada para clientes muy especiales y partners de desarrollo que permite modificar el código fuente de NX Nastran y añadir rutinas de desarrollo para realizar análisis avanzados o tareas de cálculo muy específicas utilizando NX Nastran como núcleo. Los beneficios tanto para el partner de desarrollo como para el usuario final son notables ya que permite crear soluciones y aplicaciones de cálculo de la máxima calidad basándose en el núcleo de NX Nastran.

Mejoras en el módulo DMP
En NX Nastran V3 UGS ha implantado un nuevo método de solución para el cálculo de modos de vibración mediante el Método de Lanczos llamado Hierarchic Domain Parallel Normal ModesDistributed Memory Paralell (HDMP) que combina dos técnicas ya existentes de distribución de memoria en paralelo DMP (Distributed Memory Paralell): partición de la geometría y segmentación de la frecuencia en dominios discretos. Así, mientras la partición de la geometría se resuelve mediante múltiples procesadores, la segmentación de frecuencia se resuelve en paralelo con el mismo grupo de procesadores. Cada procesador trabaja en su propio dominio o partición de geometría, pero se comunica con el resto a través de la frontera. Una vez completada la solución, los resultados de valores propios y modos de vibración se unen, creando un resultado único para visualizar en el postprocesador. Como consecuencia, el cálculo de frecuencias en grandes modelos con millones de grados de libertad es mucho más rápido y eficiente, a la vez que se mejora la escalabilidad.

Los beneficios son:

Permite la óptima selección del número de dominios geométricos vs. segmentos de frecuencia por el usuario o de forma automática.
Mejora de la escalabilidad.
Manejo de tareas distribuidas de cálculo de frecuencias y modos de vibración de gran tamaño tal como se presentan en la industria aeroespacial y de automoción.

La siguiente imagen es un ejemplo de aplicación que demuestra la mejora de prestaciones a medida que aumenta el número de CPUs en el cálculo de frecuencias de un cuerpo de automóvil con las siguientes características:

Mejora de los elementos CQUADR y CTRIAR
NX Nastran V3 incluye una nueva formulación para los elementos CQUADR/CTRIAR que ofrecen ahora mejores prestaciones que el elemento standard CQUAD4 bajo ciertas condiciones. Esta nueva formulación todavía tiene el atractivo de mantener una rigidez real en el grado de libertad de giro normal a la placa (elimina la singularidad en dicho gdl) y se eliminan las siguientes limitaciones:

Mejora de prestaciones del solver de cálculo de valores propios complejos
Un nuevo método de cálculo de valores propios complejos llamado Iterative Schur-Rayleigh Ritz Method (ISRR) está disponible en NX Nastran V3 para resolver sistemas no simétricos o sistemas con amortiguamiento no proporcional (sistemas de frenado, rotores, etc ). ISRR es un nuevo método de cálculo de valores propios complejos que trabaja muy bien con matrices tipo sparse, aprovecha mejor la memoria RAM (trabaja in-core) y por tanto ofrece mejores prestaciones, confina la región de búsqueda a un círculo centrado en el origen del plano complejo y ofrece muy buena seguridad de que encuentra todos los modos dentro del círculo. Con la adición de este nuevo método, ahora están disponibles 4 métodos opciones para extraer modos complejos: Complex Lanczos, ISRR, Inverse Power y Hessenberg.

La imagen muestra un modelo de elementos finitos del disco de freno de un automóvil mallado con 35.000 elementos tetraédricos, 50.000 nodos y 150.000 GDL del que se pide calcular 35 modos complejos. El tiempo de solución con NX Nastran V3 usando el método ISRR es de tan solo 968 segundos frente a 1.565 segundos usando NX Nastran V1.

Mejoras de postprocesado de resultados MAX/MIN
En versiones anteriores el usuario debía guardar los resultados de todos los pasos del análisis transitorio y postprocesar los resultados fuera de Nastran para determinar los valores máximos y mínimos. En NX Nstran V3 la nueva orden RMAXMIN busca los valores máximos, mínimos y valores RMS de tensiones, desplazamientos y esfuerzos de análisis transitorios (SOL 112).

Exportación directa de ficheros MNF a MSC.Adams
Esta capacidad mejora la interoperabilidad entre NX Nastran y MSC.Adams al exportar directamente a ADAMS ficheros Modal Neutral File (MNF) que contienen las matrices de orden reducido del modelo de NX Nastran a partir de un análisis modal (SOL 103) para considerar en ADAMS componentes flexibles en un análisis dinámico de multicuerpos. Esta capacidad de exportar ficheros MNF facilita el proceso de creación de componentes flexibles a partir de modelos de elementos finitos, permitiendo obtener resultados más exactos en las simulaciones dinámicas de multicuerpos.

Método alternativo para especificar espesores en elementos SHELL
Un nuevo parámetro TFLAG se ha añadido a los elementos CQUAD4, CQUAD8, CQUADR, CTRIA3, CTRIA6, y CTRIAR como método alternativo para especificar el espesor. En versiones previas se podía definir el espesor de elementos Shell de dos formas diferentes:

Si se define el espesor individualmente en las esquinas, el software ignora el valor del espesor definido con PSHELL. Con TFLAG se puede definir el espesor en las esquinas como valores de espesor relativos. NX Nastran entonces calcula el espesor en las esquinas como el producto del espesor relativo multiplicado por el espesor absoluto (T) definido en la tarjeta PSHELL. La opción TFLAG es particularmente útil para realizar análisis de optimización del diseño donde el espesor se use como variable de diseño.