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Nastran

NASTRAN es un programa de análisis de elementos finitos (FEA) desarrollado originalmente para la NASA a finales de la década de 1960 con financiación del gobierno de Estados Uni...

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NASTRAN es un programa de análisis de elementos finitos (FEA) desarrollado originalmente para la NASA a finales de la década de 1960 con financiación del gobierno de Estados Unidos para la industria aeroespacial. La Corporación MacNeal-Schwendler (MSC) fue una de las principales desarrolladoras originales del código NASTRAN, disponible públicamente . [ 1 ] [ 2 ] El código fuente de NASTRAN está integrado en varios paquetes de software, distribuidos por diversas empresas.

Historia

La revisión anual de 1964 del programa de investigación de dinámica estructural de la NASA reveló que los centros de investigación estaban desarrollando por separado software de análisis estructural específico para sus propias necesidades. La revisión recomendó que se utilizara un único programa de software genérico. [ 3 ] En respuesta, se formó un comité ad hoc. El comité determinó que ningún software existente podía satisfacer sus requisitos. Sugirieron establecer un proyecto cooperativo para desarrollar este software y crearon una especificación que describía las capacidades del mismo. [ 4 ]

Se adjudicó un contrato a Computer Sciences Corporation (CSC) para desarrollar el software. El primer nombre utilizado para el programa durante su desarrollo en la década de 1960 fue GPSA, acrónimo de General Purpose Structural Analysis (Análisis Estructural de Propósito General). El nombre formal aprobado finalmente por la NASA para el programa, NASTRAN, es un acrónimo formado por NASA STR uctural AN alysis (Análisis Estructural de la NASA ) . El sistema NASTRAN fue entregado a la NASA en 1968. A finales de la década de 1960, MacNeal-Schwendler Corporation (MSC) comenzó a comercializar y dar soporte a su propia versión de NASTRAN, llamada MSC/NASTRAN (que posteriormente se convirtió en MSC.Nastran). La arquitectura de software original fue desarrollada por Joe Mule (NASA) y Gerald Sandler (NASA).

El software NASTRAN se desarrolló para ayudar a diseñar vehículos espaciales más eficientes, como el Transbordador Espacial. NASTRAN fue lanzado al público en 1971 por la Oficina de Utilización de Tecnología de la NASA. Su uso comercial ha contribuido al análisis del comportamiento de estructuras elásticas de cualquier tamaño, forma o propósito. Se utiliza, por ejemplo, en el diseño de vías férreas, automóviles, puentes, centrales eléctricas, rascacielos, aeronaves y muchos otros. Se estima que solo el programa generó un ahorro de costos de 701 millones de dólares entre 1971 y 1984. NASTRAN fue incluido en el Salón de la Fama de la Tecnología Espacial de la Fundación Espacial de EE. UU. en 1988, siendo una de las primeras tecnologías en recibir este prestigioso honor. [ 5 ]

El programa NASTRAN ha evolucionado a lo largo de numerosas versiones. Cada nueva versión incorpora mejoras en la capacidad de análisis y el rendimiento numérico. Actualmente, NASTRAN se utiliza ampliamente en todo el mundo en las industrias aeroespacial, automotriz y marítima.

En 2001, la NASA publicó el código fuente de NASTRAN para el público junto con el paquete "NASA Classics" a través de Open Channel Software, previo pago de una tarifa. [ 1 ] [ 6 ] [ 2 ]

En noviembre de 2002, MSC Software llegó a un acuerdo final con la FTC para resolver un caso antimonopolio en su contra relacionado con dos adquisiciones de proveedores rivales de CAE: Universal Analytics, Inc. (UAI) y Computerized Structural Analysis & Research Corp. (CSAR). La FTC había alegado que dichas adquisiciones constituían actividades anticompetitivas. Según los términos del acuerdo, MSC se deshizo de una copia clonada de su software Nastran. La desinversión se realizó mediante licencias perpetuas, no exclusivas y libres de regalías a UGS Corporation . UGS Corporation fue adquirida por Siemens en 2007. [ 7 ]

Actualmente, varios proveedores ofrecen versiones comerciales de NASTRAN.

Arquitectura de software

NASTRAN está escrito principalmente en FORTRAN y contiene más de un millón de líneas de código. NASTRAN es compatible con una gran variedad de ordenadores y sistemas operativos, desde pequeñas estaciones de trabajo hasta los superordenadores más grandes .

NASTRAN fue diseñado desde el principio para constar de varios módulos. Un módulo es un conjunto de subrutinas FORTRAN diseñadas para realizar una tarea específica : procesar la geometría del modelo, ensamblar matrices, aplicar restricciones, resolver problemas matriciales, calcular cantidades de salida, comunicarse con la base de datos, imprimir la solución, etc. Los módulos se controlan mediante un lenguaje interno llamado Programa de Abstracción Directa de Matrices (DMAP).

Cada tipo de análisis disponible se denomina secuencia de soluciones.

Algunos de los códigos de secuencia de soluciones más comunes son:

  • 101 - Estática lineal
  • 103 - Modal
  • 105 - Pandeo
  • 106 - Estático no lineal
  • 107 - Autovalor complejo directo
  • 108 - Respuesta de frecuencia directa
  • 109 - Respuesta transitoria directa
  • 110 - Autovalor complejo modal
  • 111 - Respuesta de frecuencia modal
  • 112 - Respuesta transitoria modal
  • 129 - Transitorio no lineal
  • 144 - Análisis aeroelástico estático
  • 145 - Análisis de aleteo / aeroservoelástico
  • 146 - Análisis aeroelástico dinámico
  • 153 - Estática no lineal acoplada con transferencia de calor
  • 159 - Transitorio no lineal acoplado con transferencia de calor
  • 187 - Método de análisis de diseño dinámico
  • 200 - Optimización del diseño y análisis de sensibilidad
  • 400 - Estático y dinámico no lineal (implícito) (nativo de MSC.NASTRAN, reemplaza a 106, 129, 153 y 159 - parte de MSC.NASTRAN)
  • 401 - Estático no lineal, dinámico, longitud de arco, modal, etc. (Simcenter Nastran, anteriormente NX Nastran)
  • 402 - Estático y dinámico no lineal (implícito) ( basado en SAMCEF para NX.NASTRAN)
  • 600 - Estático y dinámico no lineal (implícito) (interfaz para MSC.Marc - parte de MSC.NASTRAN)
  • 601 - No lineal implícito ( ADINA para NX Nastran, ya no estará disponible en NX NASTRAN después de 2020)
  • 700 - No lineal explícito (LS Dyna más MSC.Dytran - parte de MSC.NASTRAN)
  • 701 - No lineal explícito ( ADINA para NX Nastran, ya no estará disponible en NX NASTRAN después de 2020)

Software asociado

NASTRAN es principalmente un solucionador para análisis de elementos finitos . [ 8 ] No cuenta con funcionalidad para la construcción gráfica de modelos o mallado. Toda la entrada y salida del programa se realiza mediante archivos de texto. Sin embargo, varios proveedores de software comercializan preprocesadores y postprocesadores diseñados para simplificar la construcción de modelos de elementos finitos y el análisis de los resultados. Estas herramientas incluyen funcionalidades para importar y simplificar geometría CAD , mallar con elementos finitos y aplicar cargas y restricciones. Permiten al usuario enviar un análisis a NASTRAN, importar los resultados y visualizarlos gráficamente. Además de las capacidades de preprocesamiento y postprocesamiento, varios proveedores de Nastran han integrado capacidades no lineales más avanzadas en sus productos.

Opciones de NASTRAN

Las siguientes opciones de software, basadas en el código fuente original de NASTRAN, están disponibles:

MSC Nastran

MSC Nastran es el producto comercial original de Nastran, creado por el Dr. Richard MacNeal y Robert Schwendler en 1963. MSC Nastran se utiliza comúnmente para realizar análisis estructurales. El profesor Caleb "Mac" McCormick, del Instituto Tecnológico de California (Caltech), fue el programador clave de MSC que descubrió que las matemáticas matriciales podían aplicarse al análisis estructural. Aunque se utiliza en todos los sectores, goza de gran popularidad en las industrias aeroespacial y automotriz para realizar análisis computacionales de tensión y deformación en modelos estructurales a nivel de componentes y sistemas. Desde 1963, MSC Nastran ha seguido evolucionando y ampliando sus capacidades a análisis dinámicos, de rotores, no lineales, térmicos, de alto impacto, NVH , de interacción fluido-estructura y de fatiga. Actualmente, se integra con MSC Marc y LS-Dyna para proporcionar soluciones de análisis acoplado altamente no lineales.

NASTRAN-xMG

Desarrollado a partir del mismo código base que el software NASTRAN original creado por la NASA, que incluye la arquitectura NASTRAN original y el lenguaje DMAP, NASTRAN-xMG ofrece un tamaño de problema ilimitado, tecnología de resolución de alta velocidad y opciones de análisis de subestructuración. El fundador principal de la empresa es el Dr. Richard H. MacNeal. [ 9 ]

NEi Nastran

NEi Nastran es un solucionador de análisis de elementos finitos de propósito general que se utiliza para analizar las características de tensión, dinámica y transferencia de calor lineales y no lineales de estructuras y componentes mecánicos. Está disponible en diversas plataformas, incluyendo Windows de 32/64 bits y Linux. [ 10 ] Este software fue adquirido por Autodesk en mayo de 2014. [ 11 ]

Simcenter Nastran (anteriormente conocido como NX Nastran)

NX Nastran surgió a raíz de una demanda interpuesta por la FTC contra MSC Corporation por presunta actividad antimonopolio. El acuerdo antimonopolio permitió a UGS adquirir en 2003 una licencia perpetua y libre de regalías para el código fuente de MSC.Nastran 2001. UGS era anteriormente la división Unigraphics de EDS . Las capacidades CAE de Nastran se integraron a los componentes CAD y otros componentes de NX Unigraphics para formar la suite de gestión del ciclo de vida del producto EDS/UGS PLM Solutions . Esta línea de productos fue adquirida por SIEMENS en 2007 y se convirtió en Siemens Digital Industry Software .

La compra incluía una licencia perpetua, mundial, libre de regalías y no exclusiva del programa de software MSC.Nastran v2001, otros activos relacionados con el software y todos los derechos de autor y marcas comerciales adquiridos como resultado de las adquisiciones de Universal Analytics Inc. y Computerized Structural Analysis & Research Corp. por parte de MSC en 1999. [ 12 ]

Simcenter Nastran (NX Nastran) ahora forma parte de la cartera de productos Simcenter de Siemens Digital Industry Software como uno de los principales solucionadores dentro de su aplicación Simcenter 3D CAE.

OCF Nastran

Tanto el código fuente como las copias binarias de Nastran están disponibles a través de la Open Channel Foundation mediante una licencia anual. Esto formó parte de la distribución de la NASA COSMIC Collection del National Technology Transfer Center. Fue publicado en junio de 2015 en GitHub . [ 13 ]

Ramificaciones

El éxito de NASTRAN propició el desarrollo de muchos otros programas de elementos finitos. Uno de ellos es ASTROS, que amplió la capacidad de NASTRAN para incluir la optimización estructural. Actualmente, ASTROS es mantenido por Zona Technology, Inc. [ 14 ]

Competencia

Actualmente existen numerosos productos de análisis de elementos finitos (FEA) disponibles comercialmente, algunos de los cuales pueden leer el formato de entrada NASTRAN aunque no lleven ese nombre. Muchos de ellos figuran en la lista de paquetes de software de elementos finitos , CAE y FEA (véanse las categorías a continuación).

Véase también

Referencias

  1. 1 2 La NASA libera software clásico al dominio público en newsbytes.com por Susan M (25 de octubre de 2001)
  2. 1 2 NTTC y OSC celebran el aniversario de la agencia espacial y lanzan las aplicaciones de software "NASA CLASSICS" a los mercados comerciales. Archivado el 16 de mayo de 2016 en Wayback Machine en openchannelsoftware.com (2001).
  3. ↑ NASA.gov Archivado el 6 de marzo de 2016 en Wayback Machine "Comunicado de prensa de la NASA 2008"
  4. ↑ MacNeal, Richard H., página i, "Manual teórico de NASTRAN", diciembre de 1972
  5. ↑ NASA.gov "Revista derivada de la NASA 2002"
  6. ↑ nasa-releases-classic-software-to-public-domain en slashdot.com (2001)
  7. ↑ UGS Corp
  8. ↑ http://www.ftc.gov/opa/2001/10/msc.shtm Archivado el 8 de septiembre de 2013 en Wayback Machine "Comunicado de prensa de la FTC: La FTC cuestiona las adquisiciones de dos competidores de Nastran por parte de MSC.Software . Octubre de 2001"
  9. ↑ http://www.macnealgroup.com/www/products/ Archivado el 27/02/2013 en Wayback Machine "tMG Nastran-xMG"
  10. ↑ http://www.nenastran.com/nei-nastran.php Archivado el 16/05/2016 en Wayback Machine "NEi Software NEi Nastran"
  11. ↑ http://www.3dcadworld.com/autodesk-acquires-nei-nastran-solver/ "AUTODESK ADQUIERE EL SOLUCIONADOR NEI NASTRAN"
  12. ↑ http://www.ftc.gov/opa/2002/08/mscsoftware.shtm Archivado el 26 de mayo de 2013 en Wayback Machine "Comunicado de prensa de la FTC: MSC Software resuelve los cargos de la FTC mediante la venta de Nastran Software . Agosto de 2002"
  13. ↑ NASTRAN-95 , NASA, 17 de septiembre de 2022 , consultado el 20 de septiembre de 2022
  14. ↑ "ZONA Technology, Inc." . Archivado del original el 06-11-2016 . Consultado el 21-04-2013 .