NASTRAN es un programa de análisis de elementos finitos (FEA) que se desarrolló originalmente para la NASA a fines de la década de 1960 con fondos del gobierno de los Estados Unidos para la industria aeroespacial. La MacNeal-Schwendler Corporation (MSC) fue uno de los desarrolladores principales y originales del código NASTRAN disponible públicamente . [1] [2] El código fuente de NASTRAN está integrado en varios paquetes de software diferentes, que son distribuidos por una variedad de empresas.
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 un software de análisis estructural específico para sus propias necesidades. La revisión recomendó que se utilizara un único programa de software genérico en su lugar. [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 software. [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, un acrónimo de General Purpose Structural Analysis. El nombre formal que finalmente aprobó la NASA para el programa, NASTRAN, es un acrónimo formado a partir de NA SA STR uctural AN alysis. El sistema NASTRAN fue entregado a la NASA en 1968. A fines de la década de 1960, MacNeal-Schwendler Corporation (MSC) comenzó a comercializar y brindar soporte a su propia versión de NASTRAN, llamada MSC/NASTRAN (que finalmente se convirtió en MSC.Nastran). La arquitectura de software original fue desarrollada por Joe Mule (NASA) y Gerald Sandler (NASA), y Stephen Burns (Universidad de Rochester).
La aplicación de software NASTRAN fue escrita 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. El uso comercial de NASTRAN ha ayudado a analizar el comportamiento de estructuras elásticas de cualquier tamaño, forma o propósito. Se utiliza, por ejemplo, en el diseño de vías férreas, automóviles, puentes, plantas de energía, rascacielos, aviones y muchos más. Se estima que el programa por sí solo generó ahorros 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 los Estados Unidos en 1988, una de las primeras tecnologías en recibir este prestigioso honor. [5]
El programa NASTRAN ha evolucionado a lo largo de muchas versiones. Cada nueva versión contiene mejoras en la capacidad de análisis y el rendimiento numérico. Hoy en día, 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 con el paquete "NASA Classics" a través de Open Channel Software a cambio de un pago. [1] [6] [2]
En noviembre de 2002, MSC Software llegó a un acuerdo final con la FTC para resolver un caso antimonopolio contra la empresa en relación con dos adquisiciones de proveedores rivales de CAE, Universal Analytics, Inc. (UAI) y Computerized Structural Analysis & Research Corp. (CSAR). La FTC había alegado que las adquisiciones representaban actividades anticompetitivas. Según los términos del acuerdo, MSC se deshizo de una copia clonada de su software actual Nastran. La desinversión se realizó a través de licencias perpetuas, no exclusivas y sin regalías a UGS Corporation . UGS Corporation fue adquirida por Siemens en 2007. [7]
Actualmente existen versiones comerciales de NASTRAN disponibles en varios proveedores.
NASTRAN está escrito principalmente en FORTRAN y contiene más de un millón de líneas de código. NASTRAN es compatible con una gran variedad de computadoras y sistemas operativos , desde pequeñas estaciones de trabajo hasta las supercomputadoras más grandes .
NASTRAN fue diseñado desde el principio para constar de varios módulos. Un módulo es una colección 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 están controlados por un lenguaje interno llamado Programa de Abstracción Matrices Directas (DMAP).
Cada tipo de análisis disponible se denomina secuencia de soluciones.
Algunos de los códigos de secuencia de solución más comunes son:
NASTRAN es principalmente un solucionador para análisis de elementos finitos . [8] No tiene funcionalidad que permita construir gráficamente un modelo o mallado. Toda la entrada y salida al programa está en forma de archivos de texto. Sin embargo, múltiples proveedores de software comercializan preprocesadores y posprocesadores diseñados para simplificar la construcción de un modelo de elementos finitos y el análisis de los resultados. Estas herramientas de software incluyen funcionalidad para importar y simplificar geometría CAD , mallar con elementos finitos y aplicar cargas y restricciones. Las herramientas permiten al usuario enviar un análisis a NASTRAN e importar los resultados y mostrarlos gráficamente. Además de las capacidades de preprocesamiento y posprocesamiento, varios proveedores de Nastran han integrado capacidades no lineales más avanzadas en sus productos Nastran.
Están disponibles las siguientes opciones de software, basadas en el código fuente original de NASTRAN:
MSC Nastran es el producto comercial original de Nastran, iniciado por el Dr. Richard MacNeal y Robert Schwendler en 1963. MSC Nastran se utiliza comúnmente para realizar análisis estructurales. El profesor Caleb (Mac) McCormick, profesor de Caltech, fue el programador clave de MSC que tuvo un momento revelador al aplicar la matemática matricial para crear análisis estructurales. Aunque se utiliza en todas las industrias, mantiene un fuerte seguimiento en las industrias aeroespacial y automotriz para realizar análisis computacionales de tensión y deformación de modelos de estructuras a nivel de sistema y componente. Desde 1963, MSC Nastran ha seguido evolucionando y ampliando sus capacidades a dinámica, rotordinámica, no lineal, térmica, de alto impacto, NVH, análisis interactivo estructural de fluidos y de fatiga. Hoy en día se combina con MSC Marc y LS-Dyna para proporcionar soluciones de análisis acopladas altamente no lineales.
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 es un solucionador de análisis de elementos finitos de propósito general que se utiliza para analizar las características de transferencia de calor, dinámica y tensión lineal y no lineal de estructuras y componentes mecánicos. Está disponible en una variedad de plataformas, incluidas Windows y Linux de 32 y 64 bits. [10] Este software fue adquirido por Autodesk en mayo de 2014. [11]
NX Nastran fue el resultado de una acción de la FTC contra MSC Corporation por supuesta actividad antimonopolio. El acuerdo antimonopolio permitió la compra en 2003 de una licencia perpetua y sin regalías para el código fuente de MSC.Nastran 2001 por parte de UGS . UGS era anteriormente la división Unigraphics de EDS . Las capacidades CAE de Nastran se agregaron a los componentes CAD y otros 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 incluyó 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 marca registrada 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 es 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.
Tanto las copias fuente como las binarias de Nastran están disponibles en la Open Channel Foundation por una tarifa de licencia anual. Esto fue parte de la distribución de la Colección COSMIC de la NASA del Centro Nacional de Transferencia de Tecnología. Se publicó en junio de 2015 en GitHub . [13]
El éxito de NASTRAN condujo al 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]
Actualmente, existen numerosos productos FEA disponibles comercialmente, algunos de los cuales pueden leer el formato de entrada NASTRAN aunque no lleven el nombre NASTRAN. Muchos de ellos se encuentran en las páginas Lista de paquetes de software de elementos finitos , CAE y FEA (consulte las categorías a continuación).