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MD Nastran——大型结构分析软件
 为了把最全面的仿真分析技术应用到所有的领域,MDNastran通过一个完全集成的系统提供了真正的多学科仿真。MD Nastran多学科仿真从2001年开始有很大的拓展,首先对传统的一流的静力学和动力学进行了有效的增强,然后是融入一流的隐式非线性、显式非线性,多体动力学和声学分析。
MDNastran对物理现象的连续统一性给出了目前最为精准的描述。MDNastran的深入开发已历经六年,一方面通过战略收购,将Adams运动学/动力学、Marc非线性技术融入其中。另一方面通过战略合作,把LS-Dyna的高度瞬态非线性嵌入Nastran增强碰撞功能,把Actran的无限单元技术引入Nastran实现内外声场仿真的能力,后续还要引入通用内嵌式的CFD接口以及控制分析等其它学科的仿真功能。
    MD Nastran相对于传统的单点式仿真工具,在整体成本下降的基础上,提供了更为快速,更为现实的产品性能和加工的仿真。  

MD Nastran 的分析功能 
1.静力分析 
    MD Nastran 的静力分析功能支持全范围的材料模式,包括:均质各向同性材料、正交各项异性材料、各项异性材料和随温度变化的材料等。分析的主要类型有: 
?? 具有惯性释放的静力分析:考虑结构的惯性作用,可计算无约束自由结构在静力载荷和加速度作用下产生的准静态响应 
?? 线性静力分析中,可以定义接触和粘接,为装配体的线性分析提供了方便且精确的方法。 
?? 非线性静力分析,可以分析大变形几何非线性、塑性和蠕变等材料非线性及大滑移接触非线性等问题。 
2. 屈曲分析 
   屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷等问题。 
   MD Nastran 的屈曲分析包括: 
??线性屈曲:可以考虑固定的预载荷,也可使用惯性释放。 
??非线性屈曲:包括大变形几何非线性失稳分析、材料非线性的弹塑性失稳分析和可以追踪失稳路径的非线性后屈曲(Snap-through)分析。 
3. 动力学分析 
    结构动力学分析是MD Nastran 的最主要强项之一,它具有其它有限元分析软件所无法比拟的强大分析功能。MD Nastran 动力学分析功能包括时间域的瞬态响应和频率域的频率响应分析,方法有直接积分法和模态法,同时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。 
4.自动部件模态综合法 – ACMS 
     ACMS(Automated Component Mode Synthesis)自动部件模态综合法,使得工程师能够实现大规模模型的动力响应分析和声场分析,ACMS 法自动将一个大模型化小或用区域分解法自动分成几个子区域进行各个子结构的模态分析,然后进行模态综合,由此得到整体结构的动力特性。 
采用ACMS 法可大大减少大模型的计算时间,例如对近1400 万自由度的汽车模型(500Hz 内2500阶模态),采用全模型标准的模态频率响应SOL111 进行求解用时约26 小时,而采用MD Nastran的ACMS 方法用时只需4 小时,同时占用的计算资源也大大降低,所以采用MD Nastran 的自动模态综合技术使得对于大型结构的动力分析,如飞机、车辆、船舶、桥梁等结构,可以在精度和计算速度上提供很好的解决方案。 
5. 热分析 
   热传导分析通常用来校验结构零件在热边界条件或热环境下的产品特性, 利用MD Nastran可以计算出结构内的温度分布状况,并直观地看到结构内潜热、热点位置及分布。用户可通过改变发热元件的位置、提高散热手段、绝热处理或用其它方法优化产品的热性能。 
6. 气动弹性及颤振分析 
    高速行驶的飞行器和受高速气流作用的结构在空气动力和气流扰动的作用下会产生变形和弹性振动运动,进而会引起附加的气动力,而附加气动力又使结构产生附加的变形和运动。气动弹性力学就是研究气动力、弹性力和惯性力之间的相互作用以及由此引起的对飞行器设计影 响的一门边缘学。颤振现象的本质是气动弹性动不稳定现象。 
    气动弹性问题涉及气动、惯性及结构力间的相互作用,使用MD Nastran 的气动弹性模块可以进行飞机、直升机、导弹、悬索桥甚至烟囱和高压线的气动弹性分析和设计。
7. 流-固耦合分析和声场分析 
    流-固耦合分析主要用于解决流体(含气体)与结构之间的相互作用效应。主要应用在汽车NVH、列车车辆或飞机客舱的内噪音预测分析,以及考虑流体质量影响的流体中结构如舰船的A502 静压力分析模态特性分析等。