NASTRAN es un programa de análisis de elementos finitos (FEA) que se desarrolló originalmente para la NASA a finales de la década de 1960 con financiación del gobierno de los Estados Unidos para la industria aeroespacial. 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 software de análisis estructural que era específico para sus propias necesidades. La revisión recomendó que en su lugar se debería utilizar un único programa de software genérico. [3] En respuesta, se formó un comité ad hoc. El comité determinó que ningún software existente podía cumplir con 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, acrónimo de Análisis Estructural de Propósito General. El eventual nombre formal aprobado por la NASA para el programa, NASTRAN, es un acrónimo formado a partir del análisis estructural AN de NA SA STR . 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 respaldar 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 finalidad. Se utiliza, por ejemplo, en el diseño de vías de ferrocarril, automóviles, puentes, centrales eléctricas, rascacielos, aviones y muchos más. Se estimó que solo el programa había generado 701 millones de dólares en ahorros de costos entre 1971 y 1984. NASTRAN fue incluido en el Salón de la Fama de la Tecnología Espacial de los EE. UU. 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 rendimiento numérico. Hoy en día, NASTRAN se utiliza ampliamente en todo el mundo en las industrias aeroespacial, automotriz y marítima. Se ha afirmado [3] que NASTRAN es el estándar industrial para tipos básicos de análisis de estructuras aeroespaciales, por ejemplo, análisis lineales, elásticos, estáticos y dinámicos.
En 2001, la NASA lanzó al público con el paquete "NASA Classics" también el código fuente de NASTRAN a través de Open Channel Software de 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 Nastran actual. La desinversión se realizó a través de licencias no exclusivas, perpetuas y libres de regalías para UGS Corporation . UGS Corporation fue adquirida por Siemens en 2007. [7]
Actualmente, varios proveedores ofrecen versiones comerciales de NASTRAN.
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 que van 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, conversar con la base de datos, imprimir la solución, etc. Los módulos están controlados por un lenguaje interno llamado Direct Matrix Abstraction Program (DMAP).
Cada tipo de análisis disponible se denomina secuencia de solución.
Algunos de los códigos de secuencia de solución más comunes son:
NASTRAN es principalmente un solucionador de análisis de elementos finitos . [8] No tiene funcionalidad que permita construir gráficamente un modelo o mallado. Todas las entradas y salidas del programa se realizan en forma de archivos de texto. Sin embargo, varios 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, importar los resultados y mostrarlos gráficamente. Además de las capacidades de pre 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 en MSC que tuvo un momento genial en la aplicación de matemáticas matriciales para crear análisis estructurales. Aunque se utiliza en todas las industrias, mantiene un gran número de seguidores en las industrias aeroespacial y automotriz para realizar análisis computacionales de tensión y deformación de modelos de estructuras a nivel de componentes y sistemas. Desde 1963, MSC Nastran ha seguido evolucionando y ampliando sus capacidades a dinámica, dinámica de rotores, análisis no lineal, térmico, de alto impacto, NVH, interacción estructural de fluidos y análisis de fatiga. Hoy se asocia con MSC Marc y LS-Dyna para proporcionar soluciones de análisis acoplado altamente no lineales.
Construido 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 proporciona tamaños de problemas ilimitados, tecnología de resolución de alta velocidad y opciones de análisis de subestructuras. El principal fundador de la empresa es el Dr. Richard H. MacNeal. [9]
NEi Nastran es un solucionador de análisis de elementos finitos de uso general que se utiliza para analizar tensiones lineales y no lineales, dinámicas y características de transferencia de calor de estructuras y componentes mecánicos. Está disponible en una variedad de plataformas, incluidas Windows y Linux de 32/64 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 que UGS comprara en 2003 una licencia perpetua y libre de regalías para el código fuente MSC.Nastran 2001 . UGS era anteriormente la división Unigraphics de EDS . Las capacidades CAE de Nastran se agregaron al CAD de NX Unigraphics y otros componentes 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 de marca adquiridos como resultado de las adquisiciones de Universal Analytics Inc. y Computerized por parte de MSC. Corp. de Investigación y Análisis Estructural 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.
Tanto las copias fuente como binarias de Nastran están disponibles en 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. Fue publicado en junio de 2015 en GitHub . [13]
El éxito de NASTRAN condujo al desarrollo de muchos otros programas de elementos finitos. Uno de esos programas es ASTROS, que amplió la capacidad del tipo NASTRAN para incluir la optimización estructural. Actualmente ASTROS es mantenido por Zona Technology, Inc. [14]
Actualmente existen numerosos productos FEA disponibles comercialmente, algunos de ellos pueden leer el formato de entrada NASTRAN aunque no llevan el nombre NASTRAN. Muchos de ellos figuran en las páginas Lista de paquetes de software de elementos finitos , CAE y FEA (consulte las categorías a continuación).