CAE仿真分析工程
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Nastran是美國(guó)國(guó)家航空航天局（NASA）為適應(yīng)各種工程分析問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的多用途有限元分析程序。這個(gè)系統(tǒng)稱(chēng)為NASA Structural Analysis System，命名為Nastran。MacNeal-Scherndler Corporation（即MSC公司）是開(kāi)發(fā)小組主要成員。Nastran程序最早在1969年通過(guò)COSMIC（Computer Software Management and Information Center）對(duì)外發(fā)行，一般稱(chēng)為COSMIC Nastran。之后又有各種版本的Nastran程序發(fā)行，其中以MSC公司所開(kāi)發(fā)的MSC Nastran程序用戶(hù)最為廣泛。長(zhǎng)期以來(lái)MSC Nastran已成為標(biāo)準(zhǔn)版的Nastran，是全球應(yīng)用最廣泛的分析程序之一。
為了迎合企業(yè)準(zhǔn)確充分地模擬產(chǎn)品的真實(shí)性能的需求，結(jié)合當(dāng)今計(jì)算方法、計(jì)算機(jī)技術(shù)的最新發(fā)展，從2001年以來(lái)，MSC Software投入了大量的研發(fā)力量進(jìn)行多學(xué)科技術(shù)的研發(fā)，在2006年成功發(fā)布了新一代的多學(xué)科仿真工具M(jìn)D Nastran。在繼承原有MSC Nastran強(qiáng)大功能的基礎(chǔ)上，陸續(xù)集成了Marc、Dytran、Sinda、LS-Dyna以及Actran等著名軟件的先進(jìn)技術(shù)，大大增強(qiáng)了Nastran在高級(jí)非線性、顯式非線性、熱分析、外噪聲分析等方面的功能。 2012年，MD Nastran和原先的MSC Nastran合并，統(tǒng)一稱(chēng)為MSC Nastran。
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MSC Nastran主要功能包括： ◆ 線性分析 ◆ 結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)分析 ◆ 流-固耦合和聲場(chǎng)分析 ◆ 熱傳遞分析 ◆ 設(shè)計(jì)靈敏度及優(yōu)化分析 ◆ 復(fù)合材料分析 ◆ 與Adams集成進(jìn)行剛/彈性體多體分析 ◆ 高級(jí)非線性分析 ◆ 氣動(dòng)彈性及顫振分析 ◆ 轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)特性分析 |
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— 功能最強(qiáng)、應(yīng)用最廣的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真工具
MSC Adams軟件由于其領(lǐng)先的“虛擬樣機(jī)”理念和技術(shù)，迅速發(fā)展成為CAE領(lǐng)域中使用范圍最廣、應(yīng)用行業(yè)最多的機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)仿真工具，占據(jù)了全球該CAE分析領(lǐng)域61％的市場(chǎng)份額（數(shù)據(jù)來(lái)自于Daratech），被廣泛應(yīng)用于航天、航空、汽車(chē)、鐵道、兵器、船舶、電子、工程設(shè)備及重型機(jī)械等行業(yè)，眾多國(guó)際化大型公司、企業(yè)均采用MSC Adams軟件作為其產(chǎn)品設(shè)計(jì)研發(fā)過(guò)程中機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)性能仿真的平臺(tái)。借助MSC Adams軟件強(qiáng)大的建模功能、卓越的分析能力以及方便靈活的后處理手段，可以建立復(fù)雜機(jī)械系統(tǒng)的“虛擬樣機(jī)”，在模擬現(xiàn)實(shí)工作條件的虛擬環(huán)境下逼真地模擬其各種運(yùn)動(dòng)情況，幫助用戶(hù)對(duì)系統(tǒng)的各種動(dòng)力學(xué)性能進(jìn)行有效的評(píng)估，并且可以快速分析比較多種設(shè)計(jì)思想，直至獲得最優(yōu)設(shè)計(jì)方案，提高產(chǎn)品性能，從而減少昂貴、耗時(shí)的物理樣機(jī)試驗(yàn)，提高產(chǎn)品設(shè)計(jì)水平、縮短產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)成本。
在最基本的層面，虛擬樣機(jī)技術(shù)能夠讓工程設(shè)計(jì)隊(duì)伍在提交物理樣機(jī)之前，就在計(jì)算機(jī)中建造起他們的虛擬機(jī)械系統(tǒng)，并對(duì)其進(jìn)行測(cè)試、校驗(yàn)及改進(jìn)。MSC Adams軟件能夠讓用戶(hù)通過(guò)對(duì)其產(chǎn)品的運(yùn)動(dòng)情況進(jìn)行仿真，來(lái)驗(yàn)證其產(chǎn)品的性能、計(jì)算約束反力、間隙、碰撞、電機(jī)和作動(dòng)器的尺寸、運(yùn)轉(zhuǎn)周期、精密定位，并觀察包裝封套是否合理等。用戶(hù)可以快速探索上萬(wàn)個(gè)設(shè)計(jì)變量，并將仿真計(jì)算結(jié)果以圖表和曲線形式表達(dá)出來(lái)，同時(shí)還可以通過(guò)三維動(dòng)畫(huà)觀察這些結(jié)果。
虛擬樣機(jī)的優(yōu)點(diǎn)：
◆ 同物理樣機(jī)試驗(yàn)相比，更快、更節(jié)約成本地分析設(shè)計(jì)的改變對(duì)產(chǎn)品性能的影響
◆ 在開(kāi)發(fā)流程的每個(gè)階段獲得更完善的設(shè)計(jì)信息，從而降低開(kāi)發(fā)風(fēng)險(xiǎn)
◆ 通過(guò)分析大量的設(shè)計(jì)方案的分析，優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)的性能，提高產(chǎn)品質(zhì)量
◆ 仿真分析方法隨意改變，而無(wú)須更改試驗(yàn)儀器、固定設(shè)備以及試驗(yàn)程序
◆ 在安全的環(huán)境下工作，不必?fù)?dān)心關(guān)鍵數(shù)據(jù)丟失或由于惡劣天氣造成的設(shè)備失效
— 基于有限元的耐久性仿真工具
MSC Fatigue是一款以有限元（FE）為基礎(chǔ)的耐久性和損傷容限求解軟件，即使用戶(hù)對(duì)疲勞學(xué)科了解不多，也可以進(jìn)行全面的耐久性分析。求解范圍包括：高周疲勞、低周疲勞和裂紋擴(kuò)展。MSC Fatigue的默認(rèn)前后處理器為MSC Patran，用戶(hù)可以便捷地設(shè)定MSC Fatigue所有的求解參數(shù)。建模和計(jì)算任務(wù)的提交，全部通過(guò)單一的圖形界面，非常友好。后處理器幫助用戶(hù)快速查看，辨識(shí)疲勞危險(xiǎn)區(qū)域，深入理解部件的失效機(jī)理。最后，根據(jù)抗疲勞設(shè)計(jì)原理，修改設(shè)計(jì)參數(shù)。
MSC Fatigue 能夠使耐久工程師快速準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)，任意時(shí)域和頻域載荷下產(chǎn)品的壽命，其價(jià)值體現(xiàn)為：
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◆ 減少樣機(jī)試驗(yàn) ◆ 降低產(chǎn)品召回次數(shù) ◆ 更少的保修支出 ◆ 提高設(shè)計(jì)通過(guò)試驗(yàn)的概率 MSC Fatigue基本求解器包，包括： ◆ 應(yīng)力壽命 ◆ 應(yīng)變壽命 ◆ 虛擬應(yīng)變片 MSC Fatigue 高級(jí)求解器包，包括： ◆ 多軸疲勞 ◆ 振動(dòng)疲勞 ◆ 裂紋擴(kuò)展（斷裂力學(xué)） ◆ 焊接疲勞 ◆ 輪轂疲勞 ◆ 工具箱 |
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— 高級(jí)非線性仿真解決方案
Marc 是一款功能強(qiáng)大、用途廣泛的非線性有限元分析解決方案，可準(zhǔn)確地仿真您的產(chǎn)品在靜態(tài)、動(dòng)態(tài)及多物理場(chǎng)加載場(chǎng)景下的響應(yīng)。通過(guò)使用 Marc，您可以在單一建模環(huán)境中用一個(gè)解算器來(lái)解決制造和產(chǎn)品開(kāi)發(fā)問(wèn)題。
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Marc產(chǎn)品特色： ◆ 多種物理場(chǎng)的分析能力 ◆ 復(fù)合場(chǎng)的耦合分析能力 ◆ 強(qiáng)大的非線性分析能力 ◆ 最先進(jìn)的接觸分析功能 ◆ 并行計(jì)算功能 ◆ 豐富的單元庫(kù) ◆ 開(kāi)放的用戶(hù)環(huán)境 ◆ 強(qiáng)大的網(wǎng)格自適應(yīng)功能 ◆ 全自動(dòng)三維網(wǎng)格重劃分 |
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— 計(jì)算聲學(xué)的領(lǐng)跑者
Actran最初定位于聲音的傳輸（因而定名為Actran），現(xiàn)在該產(chǎn)品已經(jīng)覆蓋了聲學(xué)、振動(dòng)聲學(xué)、氣動(dòng)聲學(xué)的所有方面，并提供了與當(dāng)今最先進(jìn)技術(shù)相結(jié)合的廣泛特征。Actran可以處理的問(wèn)題包括：輻射、散射、通過(guò)簡(jiǎn)單或復(fù)合隔斷傳輸、封閉聲場(chǎng)、在管道中的傳播、對(duì)流傳播、流固耦合、精確模擬阻尼等。Actran容易使用，具有很好魯棒性和求解效率，經(jīng)過(guò)了大量工程實(shí)例驗(yàn)證，并與領(lǐng)先的CAE工具集成。
Actran 是當(dāng)今市場(chǎng)上最完善的聲學(xué)模擬軟件?；谟邢拊蜔o(wú)限元方法的通用技術(shù)，Actran 提供了豐富的單元庫(kù)、材料庫(kù)、邊界條件、求解配置和求解器。Actran被最挑剔的工程師、研究人員和教師用來(lái)求解具有挑戰(zhàn)性的聲學(xué)、振動(dòng)聲學(xué)、流動(dòng)聲學(xué)問(wèn)題。
Actran具有廣闊的聲學(xué)分析應(yīng)用范圍，因此可適用于多種用戶(hù)，如汽車(chē)制造和供應(yīng)商、民用或軍用航空器及航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造商，以及包括揚(yáng)聲器和音頻設(shè)備制造商在內(nèi)的消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品生產(chǎn)商。其專(zhuān)用的組件與分析功能，還能夠協(xié)助用戶(hù)分析狹窄管道和稀薄腔體中聲波的傳播，從而有助于開(kāi)發(fā)諸如助聽(tīng)器和太陽(yáng)能電池板等產(chǎn)品。
