Кіріспе
НАСТРАН – шекті элементтерді талдау бағдарламалық жасақтамасы – 1960 жылдардың аяғында АҚШ үкіметінің қаржыландыруымен, аэроғарыш өнеркәсібі үшін NASA үшін әзірленген шекті элементтерді талдау (FEA) бағдарламасы. MacNeal Schwendler Corporation (MSC) NASTRAN кодын әзірлеушілердің басты және алғашқыларының бірі болды. Осыған байланысты арнайы комитет құрылды. Комитет олардың талаптарын қанағаттандыратын ешқандай бағдарламалық қамтамасыз ету жоқ екенін анықтады. Олар бұл бағдарламаны әзірлеу үшін бірлескен жоба құруды ұсынды және бағдарламалық жасақтаманың мүмкіндіктерін сипаттайтын ерекшеліктерді жасады. Бағдарламалық жасақтаманы әзірлеу үшін Computer Sciences Corporation (CSC) компаниясына келісімшарт берілді. Бағдарламаны дамыту кезінде 1960 жылдары қолданылған алғашқы атау GPSA, жалпы мақсаттағы құрылымдық талдаудың аббревиатурасы болды. NASA бағдарламаға ресми түрде бекіткен NASTRAN атауы – NASA STRuctural ANalysis-тен құрылған аббревиатура. NASTRAN жүйесі 1968 жылы NASA-ға берілді. 1960 жылдардың аяғында MacNeal Schwendler Corporation (MSC) NASTRAN-ның MSC/NASTRAN деп аталатын (кейде MSC болып шығады) өз нұсқасын нарыққа шығара бастады. Бастапқы бағдарламалық жасақтаманы Джо Мул (NASA) және Джеральд Сэндлер (NASA) және Стивен Бернс (Рочестер университеті) әзірледі. NASTRAN бағдарламалық қамтамасыз етуі ғарыш кемелерін тиімдірек жобалауға көмектесу үшін жазылды. NASTRAN-ты NASA-ның технологияны пайдалану кеңсесі 1971 жылы жариялады. NASTRAN-ның коммерциялық қолданылуы кез келген өлшемдегі, пішінді немесе мақсатындағы иілгіш құрылымдардың мінез-құлқын талдауға көмектесті. Мысалы, теміржол, автомобиль, көпірлер, электр стансалары, көкжайлар, ұшақтар және тағы да көптеген жобаларда қолданылады. Тек осы бағдарламаның арқасында 1971 жылдан 1984 жылға дейін 701 миллион доллар үнемделді. NASTRAN 1988 жылы АҚШ ғарыш қорының ғарыш технологиясының атақ-даңқ залына енгізілді, бұл беделді құрметке ие болған алғашқы технологиялардың бірі. NASTRAN бағдарламасы көптеген нұсқаларда дамыды. Әрбір жаңа нұсқада талдау мүмкіндіктері мен сандық өнімділік жақсартылды. Бүгінде NASTRAN бүкіл әлемде аэроғарыш, автомобиль және теңіз өнеркәсібінде кеңінен қолданылады. 2002 жылдың қарашасында MSC Software компаниясы бәсекелес CAE компаниялары Universal Analytics, Inc. (UAI) және Computerized Structural Analysis & Research Corp. (CSAR) сатып алуларына байланысты FTC-мен монополияға қарсы іс-қимылды шешу туралы соңғы келісімге келді. FTC сатып алулар бәсекеге қарсы іс-әрекеттерді білдіреді деп мәлімдеді. Келісім шарттарына сәйкес MSC компаниясы өзінің қазіргі Nastran бағдарламалық жасақтамасының көшірмесін сатты. Сату UGS Corporation-ға роялтисіз, мәңгілік, айрықша емес лицензиялар арқылы жүзеге асырылды. UGS Corporation-ды Siemens компаниясы 2007 жылы сатып алды. NASTRAN-ның коммерциялық нұсқалары қазіргі уақытта бірнеше сатушылардан қол жетімді.
NASTRAN is a finite element analysis (FEA) program that was originally developed for NASA in the late 1960s under United States government funding for the aerospace industry. The MacNeal Schwendler Corporation (MSC) was one of the principal and original developers of the publicly available NASTRAN code. In response, an ad hoc committee was formed. The committee determined that no existing software could meet their requirements. They suggested establishing a cooperative project to develop this software and created a specification that outlined the capabilities for the software. A contract was awarded to Computer Sciences Corporation (CSC) to develop the software. The first name used for the program during its development in the 1960s was GPSA, an acronym for General Purpose Structural Analysis. The eventual formal name approved by NASA for the program, NASTRAN, is an acronym formed from NASA STRuctural ANalysis. The NASTRAN system was released to NASA in 1968. In the late 1960s, the MacNeal Schwendler Corporation (MSC) started to market and support its own version of NASTRAN, called MSC/NASTRAN (which eventually became MSC. Nastran). The original software architecture was developed by Joe Mule (NASA) and Gerald Sandler (NASA), and Stephen Burns (University of Rochester). NASTRAN software application was written to help design more efficient space vehicles such as the Space Shuttle. NASTRAN was released to the public in 1971 by NASA's Office of Technology Utilization. The commercial use of NASTRAN has helped to analyze the behavior of elastic structures of any size, shape, or purpose. It is used for example in designing railroad tracks, cars, bridges, power plants, skyscrapers, aircraft and many more. The program alone was estimated to have returned $701 million in cost savings from 1971 to 1984. NASTRAN was inducted into the U. S. Space Foundation's Space Technology Hall of Fame in 1988, one of the first technologies to receive this prestigious honor. The NASTRAN program has evolved over many versions. Each new version contains enhancements in analysis capability and numerical performance. Today, NASTRAN is widely used throughout the world in the aerospace, automotive and maritime industries. It has been claimed
In November 2002 MSC Software reached a final agreement with the FTC to resolve an antitrust case against the company in connection with two acquisitions of rival CAE vendors, Universal Analytics, Inc. (UAI) and Computerized Structural Analysis & Research Corp. (CSAR). The FTC had alleged the acquisitions represented anticompetitive activities. Under the terms of the settlement, MSC divested a clone copy of its current Nastran software. The divestiture was through royalty free, perpetual, non exclusive licenses to UGS Corporation. UGS Corporation was acquired by Siemens in 2007. Commercial versions of NASTRAN are currently available from several vendors.
Қатысушы бағдарламалық қамтамасыз ету
NASTRAN - бұл, ең алдымен, шекті элементтік талдауды шешуге арналған бағдарлама. Онда модельді графикалық түрде құрастыру немесе желілеуге мүмкіндік беретін функционал жоқ. Бағдарламаға барлық кіріс және шығыс мәліметтер мәтіндік файлдар түрінде беріледі. Дегенмен, көптеген бағдарламалық қамтамасыз ету жеткізушілері шекті элементтік модельді құруды және нәтижелерді талдауды жеңілдету үшін арналған алдын ала және кейіннен өңдеу процессорларын ұсынады. Бұл бағдарламалық құралдар CAD геометриясын импорттау және оңайлату, шекті элементтермен торлау, жүктемелер мен шектеулерді қолдану мүмкіндіктерін қамтиды. Бұл құралдар пайдаланушыға NASTRAN-ға талдау тапсыруға, нәтижелерді импорттауға және оларды графикалық түрде көрсетуге мүмкіндік береді. Алдын ала және кейіннен өңдеу мүмкіндіктеріне қоса, бірнеше Nastran жеткізушілері өздерінің Nastran өнімдеріне күрделі сызықтық емес мүмкіндіктерді енгізді.
MSC Nastran
MSC Nastran – 1963 жылы доктор Ричард МакНил мен Роберт Швендлер бастаған алғашқы коммерциялық Nastran өнімі. MSC Nastran көбінесе құрылымдық талдау жүргізу үшін қолданылады. Калтехтегі профессор Кейлеб (Мак) Маккормик, MSC-дегі негізгі бағдарламашы болды және матрицалық математиканы құрылымдық талдау жасауға қолдану арқылы маңызды жаңалық ашты. Барлық салаларда қолданылса да, MSC Nastran аэроғарыш және автомобиль өнеркәсібінде конструкциялардың компоненттік және жүйелік деңгейдегі модельдерінің есептеулік кернеу және деформациясын талдау үшін кеңінен қолданылады. 1963 жылдан бері MSC Nastran динамика, ротор динамикасы, сызықтық емес, жылулық, жоғары соққылық жүктемелер, NVH, сұйықтық-құрылымдық өзара әрекеттесу және шаршау талдауы мүмкіндіктерін кеңейтуді жалғастырып келеді. Бүгінде MSC Marc және LS Dyna есептеу жүйелерімен интеграцияланып, жоғары сызықтық емес байланысты талдау шешімдерін ұсынады.
NASTRAN-xMG
НАСА жасаған түпнұсқа NASTRAN бағдарламалық жасақтамасының базалық кодынан және түпнұсқа NASTRAN архитектурасы мен DMAP тілінен құрылған NASTRAN xMG, шексіз проблема көлемін, жоғары жылдамдықты шешу технологиясын және субструктуралық талдау мүмкіндіктерін ұсынады. Компанияның басқарушы негізін қалаушысы – доктор Ричард Х. МакНил.
НЕй Настран
NEi Nastran — құрылымдар мен механикалық компоненттердің сызықтық және сызықтық емес кернеулерін, динамикалық қасиеттерін және жылу алмасуын талдауға арналған көп мақсатты шекті элементтер әдісінің шешушісі. Ол 32/64 битті Windows және Linux сияқты түрлі платформаларда қолжетімді. Бұл бағдарламалық қамтамасы 2014 жылдың мамыр айында Autodesk компаниясымен сатып алынды.
Simcenter Nastran (бұрын NX Nastran деп аталатын)
NX Nastran компаниясы FTC-нің MSC корпорациясына қарсы монополияға қарсы іс-қимылының нәтижесінде құрылды. Антимонопольдық келісім 2003 жылы UGS компаниясына MSC Nastran 2001 бастапқы кодына роялти төлеместен, мәңгілік лицензия алуға мүмкіндік берді. UGS бұрын EDS компаниясының Unigraphics бөлімшесі болған. Nastran-ның CAE мүмкіндіктері NX Unigraphics-тің CAD және басқа компоненттеріне қосылып, EDS/UGS PLM Solutions өнімдерінің өмірлік циклды басқару кешенін құрады. 2007 жылы бұл өнімдер желісі SIEMENS компаниясымен сатып алынып, Siemens Digital Industry Software компаниясы болды. Сатып алынғандардың ішінде MSC. Nastran v2001 бағдарламалық құралына бүкіл әлем бойынша роялти төлеместен, эксклюзивті емес мәңгілік лицензия, сондай-ақ бағдарламалық жасақтамамен байланысты басқа да активтер, және 1999 жылы MSC компаниясының Universal Analytics Inc. және Computerized Structural Analysis & Research Corp. компанияларын сатып алуы нәтижесінде алынған барлық авторлық құқықтар мен тауарлық белгілерге құқықтар кірді. Simcenter Nastran (NX Nastran) қазір Siemens Digital Industry Software компаниясының Simcenter өнімдерінің құрамына кіреді және олардың Simcenter 3D CAE қолданбасындағы негізгі шешімдердің бірі болып табылады.
OCF Nastran
Настранның бастапқы және екілік түрдегі көшірмелері Open Channel Foundation-нан жылдық лицензия төлемі бойынша қол жетімді. Бұл NASA COSMIC Collection таратуының Ұлттық технологиялық трансфер орталығы арқылы жүзеге асырылған бөлігі болды. Ол 2015 жылдың маусымында GitHub-та жарияланды.
Өскіндері
NASTRAN-ның табысы көптеген басқа шекті элементтер әдісіне негіделген бағдарламалық жасақтамалардың жасалуына ықпал етті. Осындай бағдарламалардың бірі – ASTROS, ол NASTRAN сияқты мүмкіндіктерді кеңейтіп, құрылымдық оңтайландыруды да қамтиды. Қазіргі таңда ASTROS Zona Technology, Inc. компаниясымен қолданылады.
Жарыс
Қазіргі уақытта нарықта көптеген коммерциялық FEA өнімдері бар, олардың кейбіреулері NASTRAN деп аталмаса да, NASTRAN енгізу форматын оқи алады. Олардың көпшілігі шекті элементтер әдісі бағдарламалық пакеттерінің тізімінде, сондай-ақ CAE және FEA беттерінде келтірілген (төмендегі санаттарға қараңыз).