软件介绍：

Nastran 是美国国家航空航天局（National Aeronautics and Space Administration，简称 NASA， 又称美国宇航局）为适应各种工程分析问题而开发的多用途有限元分析程序。这个系统称为NASA Structural Analysis System，命名为 Nastran。20 世纪 60 年代初，美国宇航局为登月需要，决定使用有限元法开发大型结构分析系统， 并能在当时所有大型计算机上运行。MacNeal-Scherndler Corporation（即 MSC 公司）是开发小组主要成员。Nastran 程序最早在 1969 年通过 COSMIC（Computer  Software Management and Information  Center）对外发行，一般称为 COSMIC.Nastran。之后又有各种版本的 Nastran 程序 发行，其中以 MSC 公司所开发的 MSC.Nastran 程序用户最为广泛。长期以来 MSC.Nastran 已成为标准版的 Nastran，是全球应用最广泛的分析程序之一。为了迎合企业准确充分地模拟产品的真实性能的需求，结合当今计算方法、计算 机技术的最新发展，从2001年以来，MSC.Software投入了大量的研发力量于进行MD技术研发，在2006年成功发布了新一代的多学科仿真工具MD Nastran，在继承原有MSC Nastran强大功能的基础上，陆续集成了Marc、Dytran、Sinda、Dyna和Actran等著名软件的先进技术，大 大增强了高级非线性、显式非线性、热分析、外噪声分析等功能。

通过提供极限的并行设计仿真能力，MD Nastran使企业能够：
    产品更快速投放市场—快速透彻了解整个设计性能，能够使设计环节速度更快和使整个方 案时间缩短50%以上。更低的制造成本—在设计过程中更早地了解设计产品的性能，从而能够在设计获批准之前 发现和修改缺陷。同时，能够更早地确定可加工性、优化制造环节时间、减少材料余量和防止不必要设备的投资。提高分析效率— 对共同分析数据模型的支持，避免了在不同学科仿真之间手工传递信息和 数据。 改善产品质量和降低维护成本— 通过对多学科之间复杂交互作用的准确描述，MD Nastran仿真结果更准确地反映了真实结果，消除了使用过程中意想不到的操作错误。
     MD Nastran具备多学科优化的能力，并具有处理大规模问题和提升高性能计算效能的强大 能力。针对制造商对越来越复杂模型进行交互多学科分析的需要，MD Nastran提供的关键功能可以提高设计效率和完善流程管理。MD Nastran的优化功能具有尺寸、形状、拓扑等的组合优化能力，可以提高整个设计效率 和并预测产品全生命周期内的性能。MD Nastran独特的优化序列能够综合考虑各种工况，例如静态NVH加内外噪声，从而可更准确地确定设计的鲁棒稳健性。只有 MD Nastran 在仿真时支持多学科之间的交互作用和耦合效应。无论是线性、非线性、 运动学，还是显式动力学，MD Nastran 都能够让多种学科一起工作，从而准确地、适时地在多学科之间提供正确的工程和力学反馈。

软件特性：

1． 公共的数据模型，共同的框架 
   目前用于工程分析的 CAE 软 件很多，无论是结构，流体，噪声， 电磁，还是多体动力学和控制方 面，都有相应的分析软件，由于各自平台的差异，需要分散建立各学科的 CAE 模型。相比将多个独立的仿真工具捆绑在一起分析的方法，MD 可以减少 50%的仿真时间，这主要是因为用户现在可以工作在一个公共 的数据模型上来完成各类仿真。由于基于系统级的公共模型同时对多个学科的物 理过程进行了表述，因此 MD 允许所有的设计人员从通用的模型中调用数据。 但这并不意味着所有学科都用完全一样的模型，而是意味着能够从一个模型中提 取出所需的载荷和约束来完成各类仿真。MD 根据相互耦合的学科类型来决定分 析是同时的、集成的、交叉的还是松散的耦合。而且 MD 还可以扩展功能，使 用统一的用户子程序，更加开放，更适合二次开发。

2． 多学科仿真 

对于单个学科专家仍然要通过许多离散的分析步骤来手工模拟仿真学科之间的复杂交互作用 这样必然会带来信息传输的丢失、降低模拟的精 度。工程师有时还手工传递计算信息，或者将运动的信息作为静态的信息来施加到系统中，这个过程可重复差，人为错误也难以避免。MD 是通过链 式分析方法模拟多种物理场之间的相互作用。无论 是线性、非线性、运动、CFD，还是显式非线性动 力学，MD 允许多学科在求解器内核上的集成仿真， 而不是仅仅简单地相互之间进行连接。它已完全超越传统的多物理场系统，将多种学科进行深层次的链接/集成。

3．高性能计算
   10年前，我们还在为CAE分析模型规模的限制找各种简化的方法，而现在，进 行上千万自由度有限元模型的线性，振动，噪声，非线性分析已经是很平常的一件事情。MD Nastran第一个真正将软件移植到IPL-64系统，消除了以往的仿真工具对 物理内存利用能力的限制，MD Nastran可以充分利用硬件平台的物理内存，大幅度提高计算效率。MD Nastran运行性能针对64位的超级计算机平台进行了专门的优化，复杂的、超大大的模型仍可以通过多个64位处理器并行计算而得以仿真。MD Nastran进行了算法优化以充分利用并行和64位计算结构的革新带来的好处，以便于快速地得到极其复 杂工程问题的准确结果。优化了在64位超级计算环境中的运行性能后，MD Nastran既可以做简单的线性静力分析，也能够做数百万自由度的极其复杂的瞬态非线性分析。如图所示的发动机 模型，共有2千4百万个自由度，在小型机上运算，采用新加的迭代求解器，不到50分钟求解一个线性静力载荷工况。

4． 实现真正的多学科优化
    MD Nastran的优化功能具有尺寸、形状、拓扑、形貌等优化能力以及组合优化 能力，可以提高整个设计效率并预测产品全生命周期内的性能。MD Nastran独特的优化序列能够综合考虑各种工况，例 如静力、屈曲、动力学、NVH、内外噪声等，进行鲁棒性 优化设计。
•  有效的优化技术 –  尺寸，形状，拓扑，形貌和Topometry优化
•  在优化中可以定义粘接接触
•  非线性优化
•  随机仿真功能
•  设计响应跨越多学科，同时访问尺寸，形状和拓扑优化的高 级系统优化

软件功能：

1. 基本功能
    MD  Nastran  的基本模块支持各种材料模式的线性分析,包括：均质各向同性材 料、正交各项异性材料、各项异性材料和随温度变化的材料等。
    具有惯性释放的静力分析：考虑结构的惯性作 用，可计算无约束自由结构在静力载荷和加速度作用下产生的准静态响应。

线性静力分析中，可以定义接触和粘接，为装 配体的线性分析提供了方便且精确的方法。

线性屈曲：可以考虑固定的预载荷，也可使用惯性释放。
    正则模态分析。
    2.动力学分析

 结构动力学分析是 MD Nastran 的最主要强项之一，它具有其它有限元分析 软件所无法比拟的强大分析功能。MD Nastran 动力学分析功能包括时间域的瞬 态响应和频率域的频率响应分析，方法有直接积分法和模态法，同时考虑各种 阻尼如结构阻尼、材料阻尼和模态阻尼效应的作用。MD Nastran 动力学响应分 析可以准确预测结构的动力特性，大大提高虚拟产品开发的成熟度，改善物理 样机的产品品质。主要包括以下分析类型
     正则模态和复特征值分析
     非线性模态（即预应力模态）分析
     频率响应分析
     瞬态响应分析
     强迫运动分析
     随机振动分析
     冲击谱和谱响应分析
     动力灵敏度和优化分析
     部件频响应函数分析 (FRF)
     基于频响应函数的装配分析
     MD Nastran 不但可以求解部件和装配件的频率响应函数，而且具有频响函数装 配功能，通过频响函数装配，可以由部件或子系统的频响函数得到整个装配件的频率响应函数，从而研究系统各部件之间的耦合关系，确定振动和噪声的传递路径，为减振降噪提供工程指导。

FRF / FBA / TPA （NVH 全新的算 法）频响函数 (FRF)
      • 在指定频率单位载荷下 的响应
      • 不同的激励频率有不同的响应
      • 是激励频率的函数
      基于 FRF 的装配 (FBA)
      • 装配每一个部件的 FRF 得到系统级的频响函数
      • 也称为基于 FRF 的子结构(FBS)
      传递路径分析(TPA)
      • 跟踪能量从源到接收处的流动过程，分析能量传递路径。
      针对中小及超大型问题不同的解题规模, 用户还可灵活选择 MD Nastran 不同的 动力学方法加以求解，如对大型结构动力学问题，可采用特征缩减技术和子结构分 析方法。时域 NVH 分析MD Nastran 的另一特色是集成了显式非线性计算和信号分析，能提供时域 NVH分析的功能。在瞬态显式分析过程中，通过计及非线性因素的影响，提高 NVH分析的精度。 基于系统级事件的仿真途径。
    3. 流-固耦合和声场分析
    流-固耦合分析主要用于解决流体(含气体)与结构之间的相互作用。主要应用在 汽车 NVH、列车车辆和飞机客舱等的内噪音预测分析，以及考虑流体质量影响的流
体中结构如舰船的模态特性分析等。MD Nastran 中拥有多种方法求解完全的流-固
耦合分析问题, 包括：
    流-固耦合法：流-固耦合法广泛用于声学和 噪音控制领域中,如发动机噪声控制、汽车车 厢和飞机客舱内的声场分布控制和研究、 NVH 等。分析过程中,利用直接法和模态法 进行动力响应分析。 流体假设是无旋和可 压缩的, 分析的基本控制方程是三维波方 程，两种特殊的单元被用来描述流-固耦合 边界。 此外， MD Nastran 新增加的声吸 收单元可以精确描述材料的频变吸声性能，方便地模拟汽车中的座椅，内饰材料等。(噪)声学载荷由节点的压力来描述, 既可以是常量, 也可以是与频率或时间相关的函数, 还可以是声流容积、通 量、流率或功率谱密度函数。对不同结构产品的噪声影响结果可被分别输出。 对于频率范围较宽，模型规模较大的声场分析可以方便地结合 MD Nastran的 ACMS 方法，同时利用并行计算技术、超单元技术，大大提高计算效率和 精度。
    水弹性流体单元法：该方法通常用来求解具有结 构界面、可压缩性及重力效应的广泛流体问题。水弹性流体单元法可用于标准的模态分析、瞬态分析、复特征值分析和频率响应分析。 当流体 作用于结构时,要求必须指出耦合界面上的流体节点和相应的结构节点。 自由度在结构模型中是位移和转角,而在流体模型 中则是在轴对称坐标系中调和压力函数的傅利叶系数。类似于结构分析，流 体模型产生"刚度"和"质量"矩阵, 但具有不同的物理意义。 载荷、约束、节 点排序或自由度凝聚不能直接用于流体节点上。
    虚质量法：虚质量法是仅考虑流体质量对结构的影响，主要用于以下流-固耦 合问题的分析：
a) 结构沉浸在一个具有自由液面的无限或半无限液体里
b) 容器内盛有具有自由液面的不可压缩液体
c) 以上二种情况的组合,  如船在水中而舱内又装有不充满的液体
     MD Nastran 的声场分析功能还集成了 Actran 的声学求解技术，不但可以进行内声场的分析，还可以进行外声场的分析。可以分析结构的声辐射，声传播，吸收，散射以及结构声振耦合问题等。并且最大的特点是可以求解大型结构的内外声结构耦合分析和优化，如整车的声响分析和动力系 统的声辐射。
– 内外噪声
• Nastran 的噪声分析拓展到无限区 域，诸如汽车发动机、飞行器的的声辐射
– 无限元技术
• 集成了经过测试和验证的 MSC.Actran 的无限元技术
• 不需要在结构和声学分析两个不同的程序之间进行复杂的数据 传递
– 可以解决超大规模，全耦合的振动噪声耦合仿真问题。
– 可以计算结构辐射的声压、声强、声功率等，为结构件的声辐射能力提供定 量描述。

4.自动部件模态综合法 – ACMS
    ACMS(Automated Component Mode Synthesis)自动部件模态综合法，使得工程 师能够实现对大模型的动力响应分析和声场分析，ACMS 法自动将一个大模型用区域分解法分成几个子区域进行各个子结构的模态分析，然后进行模态综合，由此得到 整体结构的动力学特性。采用 ACMS 法可大大减少大模型的计算时间，例如对近 1400万自由度的汽车模型（500Hz 内 2500 阶模态），采用全模型标准的模态法频率响应分析(SOL 111 )进行求解用时约 26 小时，而采用 MD Nastran 的 ACMS 方法用时只需4 小时，同时占用的计算资源也大大降低，所以采用 MD Nastran 的自动部件模态综 合技术为大型结构的动力学分析在精度和计算速度上提供很好的解决方案。在 MD Nastran 中，自动部件模态综合法(ACMS)得到了大大增强，新增加了矩 阵域自动部件模态综合法(MDACMS)，此法基于自由度计算，与已有的几何域自动部件模态综合法（GDACMS）相比计算速度更快，而且模型越复杂，计算效率提升越明显；可应用于模态分析，瞬态分析，频响应分析及优化分析，对于多点约束（MPC）多的情况下计算效率更高。 提供的多种区域划分方法（随求解类型变化）
      几何区域划分（适用 SOL103,111,112,200）
      频率域划分（适用 SOL 111, 200）
      自由度域（适用 SOL 103,111,200）- 新的缺省方法
      几何域与频率域相结合(适用 SOL 111, 200)
      矩阵域与频率域相结合(适用 SOL 200)
      应用于不同求解类型：
      MD Nastran 动力分析(SOL103, 111, 112)
      MD Nastran 声学分析(SOL 108)
      MD Nastran 设计优化(SOL 200)
      MD Nastran 与 ADAMS 的集成
      结构外部超单元技术
      声学外部超单元技术（包含流体空腔和流固边界）
      MD Nastran 的 ACMS 技术可与分布式域并行计算技术（DMP）相结合，对频率范围较 宽且有多个动力载荷的复杂模型，可大幅度提高计算速度和计算精度。

5. 热传递分析

热传递分析通常用来校验结构零件在热边界条件或热环境 下的产品特性, 利用 MD Nastran 可以计算出结构内的温度分布状况,并直观地看到结 构内潜热、热点位置及分布。用户可通过改变发热元件的位置、提高散热手段、绝热处理 或用其它方法优化产品的热性能。MD Nastran 可以解决包括传导、对流、辐射、相变、热控系统在内的热交换现象,计算辐射视角系数，并真实地仿真各类边界 条件, 建立各种复杂的材料和几何模型, 模拟热控系统, 并能进行热-结构耦合分析。MD Nastran 提供了适于稳态和瞬态热分析的线性、非线性求解算法。SINDA/G 和P/Thermal 的高级热分析功能将集成到 MD Nastran SOL400 中，同时，MD Nastran可以连接多种商业化的空间轨道热分析软件，如 THERMICA, NEVADA, TSS,TRASYS 和 SINDARad 等，在这些软件中计算出来的辐射交换系数将自动传递 MD Nastran 中。 MD Nastran 还提供了 9 个稳态求解器和 12 个瞬态求解器，用户可以指定求解器求解，同时支持双精度计算。MD Nastran 支持热-结构链式分析和完全的热-结构耦合分析。在热-结构链式 分析中，热分析的网格可以和结构分析的网格不同，热分析的结果将自动插值到结构网格中。支持热接触功能，热可以通过接触传递，大大方便了建模。为航天航空结构、汽车发动机，刹车系统，动力总成等的热分析提供了有力的解决工具。

6. 设计灵敏度及优化分析

设计优化是为了满足特定优选目标如最小重量、最大第一阶固有频率或最小噪 声级等的综合设计过程。MD Nastran 拥有强大、高效的设计优化能力,其优化过程 由设计灵敏度分析及优化两大部分组成，可对静力、模态、屈曲、瞬态响应、频率 响应、气动弹性和颤振分析进行优化。高效的优化算法允许在大模型中定义成千上 百个设计变量和响应。设计灵敏度支持并行环境下的计算，大大提高了设计灵敏度 的计算效率。除了具有用于结构优化和零部件详细设计过程的形状和尺寸优 化设计的能力外 , MD Nastran 又集成了适于产品概念设计阶段的拓扑优化功能。

拓扑优化是与参数化形状 优化或尺寸优化不同的非参数 化形状优化方法。在产品概念设计阶段, 为结构拓扑形状或几何轮廓提供初始建议的设计 方 案 。 拓 扑 优 化 采 用Homogenization 方法, 在满足结构设计区域的剩余体积（质量） 比的约束条件下，对静力分析满足最小平均柔度或最大平均刚度, 在模态分析中,满足最大基本特征值或指定模态与计算模态的最小差。目前的拓扑优化设计单元为一阶壳元和实体单元。集成在 MD Nastran 中的拓扑优化, 通过特殊的 DMAP 工具,建立了新的拓扑优化求解序列。拓扑优化还包括 Topometry 功能，它可以以每个单 元作为设计变量，根据设定的目标，优化每个单元的厚度（材料分布）；Topography（形貌）优化，优化板壳的形貌。拓扑优化的过程中可以考虑加工工艺要求，以保 证优化后的结构能被制造出来。Topometry 优化还支持复合材料层厚度的优化。另外，MD Nastran 还有以下全新的优化功能：
– 综合了尺寸，形状和拓扑优化，更快速的找到优化路径
– 外噪声响应优化，可以将汽车的 NVH 优化分析扩展到外声场
– 随机优化
– Sol 200  可以有粘接接触，这个是特有的装配体优化功能
– 非线性优化
– 部件超单元优化，使用超单元技术，提高优化效率。
– 与 MD Adams 耦合优化（将来）

MD Nastran 的优化功能可以实现多学科优化，可以进行以下分析类型及其组合 分析的优化。
• 静力分析 (SOL 101)
• 模态分析 (SOL 103)
• 屈曲分析 (SOL 105)
• 直接法复特征值分析 (SOL 107)
• 直接法频率响应分析 (SOL 108)*
• 模态法复特征值分析 (SOL 110)
• 模态法频率响应分析 (SOL 111)*
• 模态法瞬态响应分析 (SOL 112)* 奥迪汽车优化分析
• 静气弹分析 (SOL 144)
• 颤振分析 (SOL 145)
    凡是标*号的都可以进行噪声优化。在 MD Nastran 中开发了一种新的高效率的优化器(IPOPT)，可处理数万个设计变 量，对约束较少的优化问题效率特别高，该优化器可进行形状、大小、拓扑、形貌和 Topometry 优化。除了线性优化外，MD  Nastran 还具有非线性响应优化功能。可进行大小、形状 和拓扑优化，并且支持接触。

7. 装配体建模
     Connectors - 包含焊点单元 CWELD，连接单元 CFAST，支持大位移，大转角， 缝焊单元 CSEAM。可以计算连接单元辅助节点的位移以及 CSEAM 单元的应力和应变。CWELD 单元的连接力可以在用户指定的坐标系中输出。

 Bolts - 考虑螺栓预紧力，自动实 现装配体模型中的螺栓预紧。Line Interface Element - 线性界 面单元，用于连接部件边界不协调网格，壳－壳，梁－梁，也可用于总体到局部的分析。 Contact&Glue  -  高级 装配体建 模，使用线性接触定义装配体模型，可用于 sol101 的求解。所有的线性求解器都可以用Glue 连接功能来协调不一致的网格。全自动刚性单元 RBE2GS –  在接近的一对节点之间进 行刚性连接。

8. 多级超单元分析
    超单元分析是求解大型问题一种十分有效的手段,特别是当工程师打算对整体结构进行局部修改或进行详细分析的时候。超单元主要是通过把整体结构 分解成很多小的子部件来进行分析,即将结构的特征矩阵(刚度、传导率、质量、比热、阻尼等)压缩成一组主自由度，类似于子结构方法,但较其相比具有更 强的功能且更易于使用。 子结构可使问题表达简单、计算效率提高、计算机的存储 量降低。超单元分析则在子结构的基础上增加了重复和镜像映射以及多层子结构功 能,不仅可单独运算而且可与整体模型混合使用, 结构中的非线性与线性部分分开 处理可以减小非线性问题的规模。 应用超单元工程师仅需对所关心的，影响较大的 超单元部件进行重新计算,从而使分析过程更经济、更高效,避免了总体模型的修改 和对整个结构的重新计算。MD Nastran 优异的多级超单元分析功能在大型工程项目 国际合作中得到了广泛使用, 如飞机的发动机、机头、机身、机翼、垂尾、舱门等 在最终装配出厂前可由不同地区和不同国家分别进行设计和生产, 此间每一项目分 包商不但可利用超单元功能独立进行各种结构分析,而且还可通过数据通讯在某一 地利用模态综合技术通过计算机模拟整个飞机的结构特性。
多级超单元分析是 MD Nastran 的主要强项之一, 适用于所有的分析类型, 如线 性静力分析、正则模态分析、复模态分析， 几何和材料非线性分析、 响应谱分析、 频率响应、 瞬态响应分析、模态综合分析(混合边界方法和自由边界方法)、设计灵 敏度分析、 稳态、 非稳态、 线性、 非线性传热分析、声学分析、优化分析等。

9. 高级对称分析

针对结构的对称、反对称、轴对称或循环对称等不同的特点, MD Nastran 提供 了不同的单元类型和算法。高级对称分析可大大压缩大型结构分析问题的规模, 提高计算效率。很多结构, 包括旋转机械乃至太空中的雷达天线, 经常是一些由绕某一轴循环 有序周期性排列的特定的结构件组成, 对于这类结构通常就要用循环对称或称之为旋转对称方法进行结构分析。在分析时仅需要选取特定的结构件即可获得整个组件 结构的计算结果, 可以减少计算和建模的时间。循环对称可分二种对称类型,即简单循环对称和循环复合对称。简单旋转对称中, 对称结构件没有平面镜像对称面且边界可以有双向弯曲曲面;复合循环对称中, 每个对称结构件具有一个平面镜像对称 面,且对称结构件之间的边界是平面。循环对称分析通常可解决线性静力、模态、屈曲及频率响应分析等问题。最特殊的是轴对称问题，可以用轴对称单元模拟，也可以用循环对称的方法简 化模型。

10.  复合材料分析

MD Nastran 具有很强的复合材料分析功能，在复合材料及复合材料的断裂、失 效分析，复合材料加工铺层模拟中持续占据领先地位。Laminate modeling-复合材料铺层分析

- 可以导入 FiberSim 的数据

- 铺层和折叠
- 可以输出 CAM 所需数据
- 可以将复杂结构的单元特性自动传递给 MD Nastran等求解器
     MD Nastran 支持 2D，3D 复合材料单元，实体-壳单元层间剪切计算精度高；网格重划分功能使得裂纹扩展分析非常稳定；支持复合材料层间的 VCCT 和 Delamination 分层分析(2D, 3D, Cohesive zone 模型)；还支持一些特殊的复合材料单元：
     复合材料单元 (laminated composite and solid-shell elements)
     Rebar 单元(纤维加固复合材料)
     在 MD Nastran 中，集成了基于微观力学的 Genoa 软件的复合材料库，可以方便 准确地进行复合材料的强度分析、破坏分析、损伤分析以及疲劳分析等，可以考虑氧化和湿度对材料的影响。

• 来自于 Alphastar 的技术 
– 微观结构失效模型
– 复合材料建模
• 方法
– 通过子程序提供 Genoa 的材料评估
– MD Nastran 对每个单元激活 Genoa 子程序
     11. 与 ADAMS 集成进行刚/弹性体多体分析
     MD Nastran 可与 MD ADAMS 无缝集成，使得 MD ADAMS 可以方便地对系统 关键零部件的强度、刚度进行刚体/柔体混合的多体运动学、动力学分析。MD  Nastran  的求解输出可以导入到MD ADAMS 中进行刚/柔耦合 分析，同时 MD Adams的线性

化的系统 模 型也能导入到 MD  Nastran 中进行结构有限元分析。最新 的MD  在数据转换过程中已经不需要借助 MNF 中性文件，使得接口更加直接。同时，MD Adams 包含了控制模块，可以更加准确的模拟汽车的真实运动过程。

12. DDAM—动力设计分析方法   新的求解序列 SOL 187用于研究水下爆炸对船用设备的冲击效应 前后处理界面支持DDAM 的主要分析对象：
-排气设备
-桅杆设计
-军船船用设备
-推进器桨轴设计
-方向舵设计优化
-动力系统，如燃气轮机等
    13. 局部自适应网格
功能
– 一部分结构自动网格细化 (h-adaptivity)
– 能够用于接触模型和超单元
– 可以用于 SOL101  和 SOL400
– 可以用于不同类型的单元
• 例如： 三角形/四边形，线性/二 次单元，线/面/体
价值
– 在应力集中的区域自动 网格细化
– 不需要预先知道高应力区域的位置
– 避免了反复手工网格重划分
    14.非线性功能（SOL 400 SOL600 SOL 700）
    MD Nastran 非线性模块用于分析高度非线 性问题，二维、三维大滑移接触等问题，其功 能强大，涵盖了完整的非线性类型即材料非线性、接触、大位移/转动和大应变，并且包含了 隐式，显式，以及相互链接分析功能的非线性分析。其中，接触体的定义十分方便，只需定义独立的接触体和接触表，可以定义变形体间、 变形体-刚性体间、自身接触等接触类型，接触可以是考虑各种摩擦模型、粘连和分离等。具有丰富的单元库和非线性材料模型，分析类型可以是静力非线性、非线性屈曲和模态、动力非线性和蠕变分析及多种非线性的组 合。它可采用区域分解并行技术，大大加速非线性分析过程。MD Nastran 的非线性求解序列包含了：
MD Nastran的隐式非线性分析模块 SOL 600，完全集成了功能强大的非线性软件
Marc的功能，可以求解各种高度非线性稳态问题以及结构分析，热分析，热机耦合 分析和其他多物理场耦合问题等。SOL 600所能解决的问题涵盖了各个工程领域，如 航空航天、汽车、通用机械、生物医疗、电子电器等；能够解决各种类型的非线性问题，无论是简单的还是复杂的，包括多体接触、多工况载荷、非线性材料和几何非线性等。 SOL 600支持多种复杂的非线性材料模型，包括复合材料、粘弹性材料和超弹性材料等。SOL 600可以对加工成型，如板料冲压、体成型等高度非线性的问 题进行虚拟仿真，预测加工结果。网格自动重划分功能可以高效的解决复杂的多体接触问题，而不需要人为的对模型进行重新检查、重新划分网格和重新递交分析，节约大量的时间和费用。此外，SOL 600新版本中还增加了以下功能：
• 热传导分析和热应力分析的自动建模 
• 进行复合材料的热分析时可以考虑厚度方向的热梯度分布
• 增强了建模功能，包括铆接单元、焊点单元和 Bush 单元（CFAST, CWELD，CBUSH） 的大变形方程
• 使用虚裂纹闭合法（VCCT）或者洛仑兹方法计算应力强度因子；计算复合材 料分层
• 改进了计算性能
    MD Nastran 的显式非线性分析模块 SOL 700，完全集成了 Dytran 的流固耦合分析 功能和 LS-DYNA 的结构分析功能，可进行各种高度瞬态非线性事件的仿真分析。该 模块采用显式积分法并能模拟各种材料非线性、几何非线性和碰撞接触非线性，特别适合于分析包含大变形、高度非线性和复杂的动态边界条件的短暂的动力学过程。 软件中同时提供拉格朗日求解器与欧拉求解器，因而既能模拟结构又能模拟流体。 拉格朗日网格与欧拉网格之间可以进行耦合，从而可以分析流体与结构之间的相互 作用,形成精确独特的流固耦合求解技术。软件具有丰富的材料模型并且提供各种接 触的定义模式，能够模拟从金属、非金属（包括土壤、塑料、橡胶，泡沫等）到复 合材料, 从线弹性、屈服、状态方程、破坏、剥离到爆炸燃烧等各种行为模式，和
模拟各种复杂边界条件。对于超大变形问题，SOL 700  提供了独特的无网格 SPH（Smooth Particle Hydrodynamics  ）技术，保证计算的收 敛和精度。同时，SOL 700 还支持链式分析功能，可以进行显式－显式、显式－隐式、隐式－显式－隐式的链 式分析，用于多步跌落分析、回弹分析和预应力－回弹分析。SOL 700 模块支持 160 多种材料模型，具有 50 多种 接触类型，接触类型齐全。并具有极好的并行计算能力，包括分布式并行算法（DMP）和共享内存式并行（SMP）。DMP 不仅可用于结构分析，
而且可用于流固耦合分析，支持含多材料欧拉域的 FSI 分析。目前，SOL700 已经支 持 LSTC 真人大小 50%的三代假人模型。SOL700 广泛应用在以下领域。
      结构的适撞性分析，如汽车、飞机、火车、轮船等运输工具的碰撞分析、船体 搁浅、鸟体撞击飞机结构、航空发动机包容性分析等；
      安全防护分析，如安全头盔设计、安全气袋膨胀分析以 及汽车-安全气囊-人体三者结合在汽车碰撞过程中的响应，飞行器安全性分析（飞行器坠毁、带气囊着陆等）
      跌落试验，如各种物体（武器弹药、化工产品、仪器设 备、电器如遥控器、手机、电视机等）的跌落过程仿真
      金属弹塑性大变形成形，如钣金冲压成形、全三维锻造成形等
      爆炸与冲击，如水下爆炸、地下爆炸、容器中爆炸对 结构的影响及破坏、爆炸成形、爆炸分离、爆炸容器的设计优化分析、爆炸对建筑物等设施结构的破坏分析、聚能炸药的能量聚焦设计分析、战斗部结构的设 计分析；水下/空中弹体发射过程，火炮助推器模拟，动态仿 真高速、超高速穿甲，如飞弹打击或穿透靶体(单个或复合靶体)及侵彻过程等问题
      流体动力分析，如液体、气体的流动分析、液体晃动分析，水上迫降轮胎在积水路面排水性和动平衡分析
      高速列车运行系统动力学分析。高速列 车穿隧道的冲击波响应，高速列车运行中引起的空气脉动力对声屏障结构的作 用，车辆过桥的动态响应等及其它瞬态 高速过程仿真。
      MD Nastran 的高级非线性模块 SOL 400
      具有超强的非线性分析能力。其特色功能有：
    1. 分析链功能 可以实现链式多步分析，前一步分析结果是后一步分析的初始条件。广泛应 用于各种预载荷、预工况分析。可以链接的分析类型有：线性和非线性静态分析、模态分析、屈曲分析、频率响应分析、瞬态响应分析、直接法复特征值分析、模态法复特征值分析、 Body Approach 分析等。

2. 扰动分析 可以获取结构在扰动载荷下的结构响应，研究结构在不平衡状态，或者在平衡状态附近的结构特性。扰动分析包括线性扰动分析，非线性变形结构 的正则模态和复特征值的提取，频率响应和模态法瞬态响应的计算。汽车刹车系统的啸叫分析是特殊的线性扰动分析的案例，它综合了接触约束，非对称摩擦力刚度，和复特征值的提取。

3. 接触分析功能。支持各种粘接和接触，同时粘接还可定义脱离条件。如体体 粘接，体壳粘接，壳壳粘接，壳面内边边粘接等。对不同单元类型的粘接，
还可以定义传递力矩的粘接，如体壳粘接，体梁粘接，壳梁粘接等。接触定
义除点面接触和面面接触外，还可以定义梁梁接触和壳的边边接触。大大简 化了接触分析建模。
    4. 使用等效静态载荷法（Equivalent Static Load (ESL)）进行非线性优化。
    5. 集成了稳态和瞬态热分析功能，可实现稳态-瞬态的链式分析和热-结构的链 式分析。
    6. 用户子程序功能，可以定义用户自己的单元、材料和接触计算方法等。
    7. 非线性单元偏置，对梁、板单元的偏置，支持微分刚度，并且质量矩阵、载 荷均可以考虑偏置的影响。

8. 非线性谐波响应功能，计算非线性系统在谐波激励下的周期响应。

15.气动弹性及颤振分析
    高速行驶的飞行器和受高速气流作用的结构在空气动力和气流扰动的作用下会 产生变形和弹性振动，进而会引起附加的气动力，而附加气动力又使结构产生附加 的变形和运动。气动弹性力学就是研究气动力、弹性力和惯性力之间的相互作用以
及由此引起的对飞行器设计影响的一门边缘学科。颤振现象的本质是气动弹性动不稳定现象。
    气动弹性问题涉及气动、惯性及结构力间的相互作用，使用 MD Nastran 的气动 弹性模块可以进行飞机、直升机、导弹、悬索桥甚至烟囱和高压线的气动弹性分析 和设计。MD Nastran 的气动弹性分析功能主要包括：
    静态气弹响应分析
    动态气弹响应分析（包括：模态频率响应、 模态瞬态响应、随机响应分析）
    结构颤振分析
    气动弹性设计敏度和优化
    分析的空气流速范围从亚音速到几个马赫数 的超音速
    适用于各种马赫数的气动力分析方法
    亚音速偶极子网格法（含体的干扰）
    片条理论（适用于各种马赫数）
    超音速马赫盒（Mach Box）方法
    超音速活塞理论

航空发动机及其转子动力学分析

17. Krylov 求解器
   Krylov 求解器，能快速有效地计算大频率范围阻尼动力系统的频率响应问题。 系统动力方程组需要花费大量的时间进行矩阵分解和回代，Krylov 子空间法直接频 率分析法可以快速分解矩阵，求解动力方程组，进行动力学频响分析，特别适合分 析带阻尼的动力系统、大量频率值计算系统和频率密度大的实体模型等，如消音器 的声场分析，发动机的频率响应分析等。它用更小的频率增量步扫描大频率范围， 使得计算更加准确。
    18.载荷管理 

飞行器的设计过程中常常需要对多种不同载荷工况下的机身结构进行分析。通常情 况下，载荷工况的改变，需要重新计算才能变化工况下的结果。MD Nastran的载荷 管理功能可以使用户使用MD Nastran静态分析中的载荷个体，不但可以实现对载荷 工况的管理，包括载荷的添加、删除、组合等，而且可以根据载荷工况的变化，自 动对已有计算结果进行数据恢复，不要重新计算而得到变化后工况下的结果。
    19.  CFD 接口开发
     MD 在 R4 版本推出了 CFD 接口程序 (OPENFSI) ，实现 MD 和主要的 CFD 软 件之间的协同仿真。该接口是一个开放的，实现内部强耦合的一个接口，通过OPENFSI，MD 的多学科拓展到计算流体力学领域，真正实现了多学科一体化仿真
平台的概念。通过 OPENFSI，MD Nastran 计算流固边界处节点的位移和速度输入到 CFD 软 件中，同时返回 CFD 软件中边界表面节点的压力到 MD Nastran 中，实现强耦合计算。