Differenze tra i solutori NASTRAN

alexmac

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#1
Ciao a tutti,
io ho un problema di base, sto iniziando la tesi e il relatore vorrebbe usare nastran.
La tesi consiste nello studio di una struttura in composito, e avendo nastran la possibilità di analizzare in modo approfondito i materiali compositi, ha optato appunto per nastran. Il fatto è che non so che versioni ci sono di questo software (neinastran, fx nastran...) e non riesco a capire che differenza ci sia tra di esse e per di più poi perchè si trova sempre patran insieme a nastran?! Grazie
 
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Matteo

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#2
Ciao a tutti,
io ho un problema di base, sto iniziando la tesi e il relatore vorrebbe usare nastran.
La tesi consiste nello studio di una struttura in composito, e avendo nastran la possibilità di analizzare in modo approfondito i materiali compositi, ha optato appunto per nastran. Il fatto è che non so che versioni ci sono di questo software (neinastran, fx nastran...) e non riesco a capire che differenza ci sia tra di esse e per di più poi perchè si trova sempre patran insieme a nastran?! Grazie
Allora, "Nastran" indica più un "formato di input" e alcune caratteristiche comuni dei solutori piuttosto che un prodotto di per se.

Allo stato dell'arte, MSCNastran è il discendente diretto del codice originale. Normalmente il pre/post processore è MSCPatran.

Altre due famiglie (non credo che siano le uniche) sono quelle di NX Nastran (da non confondere con FX Nastran, vedi di seguito) e NEi Nastran. Il primo ha origine (con pochissime modifiche) dal solutore Nastran MSC di qualche anno fa (non ricordo se 2001 o 2004) ed è venduto da Siemens (insieme al pre/post processore Femap). NEiNastran invece è un solutore del tutto indipendente che leggere le schede nel classico formato Nastran, segue la logica del solutore ogriginale, ma è un codice nuovo riscritto negli anni '90 a partire da zero alla luce dei nuovi codici di programmazione.

Alcune delle critiche che vengono fatte a NEiNastran è di non essere discendente diretto del codice implementato negli anni 60 dalla Nasa: in realtà questo non è un limite perchè, in virtù della compatibilità con il monedo Nastran, i modelli FEM possono essere validati con altri solutori Nastran senza difficoltà.

Personalmente conosco meglio il mondo NEi rispetto agli altri 2 per cui mi limito a una panoramica sui prodotti collegati a NEiNastran, per il resto lascio la parola a utenti più esperti.

I prodotti che si appoggiano al solutore NEiNastran sono:

NEiNastran: solutore Win32bit/Win64bit/Linux
NEiFusion: CAD/FEM integrati (Kernel SolidWorks + solutore NEiNastran)
NEiWorks: CAD/FEM integrati (Kernel SolidWorks + solutore NEiNastran) versione "plugin" per utenti SWX
FX Nastran: pre/post processore (per capirci: un po' come Workench per Ansys, Patran per MSC, oppure Hypermesh ecc.)

Nota: FEMAP e NEiNastran si supportano a vicenda (prima dell'acquisizione da parte di Siemens, FEMAP era un software multi solutore e veniva venduto insieme a NEINastran con il nome di Nastran Modeler).

Per qualsiasi informazione su NEiNastran ti consiglio di contattare SmartCAE (www.smartcae.com).

Se devi lavorare con i compositi, NEiNastran ha molte funzione dedicate a questo mondo (soprattutto per lo studio del meccanismo di rottura e per i criteri di resistenza e valutazione del danno).
 

Onda

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#3
Aggiungo un commento al post perfetto di Matteo.
Patran è un pre/post potentissimo, ma ostico, lo definirei quasi per adepti. Inoltre l'impegno che la MSC ha dedicato allo sviluppo del software nei passati anni è basso ed il costo della licenza elevato.
Femap e Hypermesh sono due pre/post molto buoni e dai costi inferiori, le loro case madri hanno dimostrato un maggior impegno nello sviluppo e sono molto progrediti negli ultimi anni.
Se non sei obbligato ad utilizzare Patran (di fatto lo standard in aeronautica) ti consiglierei Femap o Hypermesh.
Per quanto riguarda il solutore, sia MSC che NX o NEi sono ottimi con i compositi.
Ancora una volta il costo della licenza è decrescente nell'ordine che ti ho dato.
MSC è lo standard in aeronautica, NX è di fatto equivalente e NEi si è fatto molto apprezzare nell'industria per l'ottimo rapporto qualità /prezzo.
Tra le altre cose, ade esempio mi sembra che NEi nel costo della licenza base includa l'uso multiprocessore, cosa che MSC si fa pagare a parte.
Un modello creato per NEi può di fatto essere fatto girare su MSC per una validazione.
NEi presenta inoltre dei criteri di crisi per i compositi aggiuntivi (mi sembra si chiami criterio di Puck) a quelli classici presenti in MSC, quali Hill, Tsai-Wu, Max Strain, Max Stress.
La scelta dipende quindi da cosa cerchi esattamente e da quali sono i tuoi obiettivi post laurea.
Tieni presente che una volta imparato ad utilizzare un qualsiasi Nastran puoi senza alcun problema passare ad un altro, visto che i files di imput sono praticamente equivalenti.
Invece per quanto riguarda il pre/post, passare da uno all'altro richiede più tempo in quanto il modo di gestire i modelli e di fare le mesh può essere profondamente differente.
Se il tuo obiettivo è lavorare con i compositi e quindi con modelli shell, lascia perdere i pre/post integrati nei cad. Hai bisogno di un software che ti faccia lavorare sulle superfici in modo da semplificarle, estrarre la midsurface o eliminare l'interna/esterna e così via.
Io trovo Hypermesh il migliore per quanto riguarda le mesh, ma un po più ostico per applicare vincoli, carichi e rivedere i risultati. Femap è più semplice da usare in generale e molto completo, tieni però presente che sono anni che non lo uso e so che è molto cambiato (in meglio) ultimamente.
Onda
 

alexmac

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#4
grazie mille ad entrambi ora penso di aver capito..quindi in pratica nastran è "solo" un solutore..non esiste un'interfaccia nastran..è il codice-programma che a partire da un file costruito con un pre-processore (patran, femap ecc..) mi dà i risultati (che verranno visualizzati nel post-processore che è sempre patran, femap..ecc..) ..ma ad esempio con femap è possibile lavorare in modo abbastanza preciso con i compositi? nel senso applicare più strati di lamine, scegliere l'orientazione delle fibre..ecc..??
 

Onda

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#5
E' assolutamente possibile lavorare con i laminati con tutti e tre i programmi citati.
Io uso Patran praticamente esclusivamente con i laminati. Lo stesso si può fare con Femap e con Hypermesh. Con i primi due la versatilità è enorme, nel senso che puoi orientare il materiale, con sistemi di riferimento, con vettori o con il bordo dell'elemento. Puoi fare dei field "campi vettoriali o scalari nello spazio" e orientare il materiale con il field.
Patran ha poi il laminate modeller che consente di ragionare in termini di ply invece che di proprietà. Ad esempio se tu applichi su una lamina dei rinforzi, normalmente dovresti definire una proprietà per ogni zona differente.
Col laminate modeller puoi invece applicare i layer alle zone definite e ci pensa lui a creare automaticamente tutte le proprietà dovute agli incroci, inoltre, se il layer assume una direzione differente il laminate modeller adatta la proprietà alla direzione.
Di contro è complesso da utilizzare ed è macchinoso fare le modifiche.
Io personalmente non lo amo, però mi rendo conto che se usato su superfici curve permette di ottenere le pelli sempre orientate in modo perfetto.
Con Hypermesh mi sembra mancasse un metodo di definizione della direzione, però io sono rimasto un paio di versioni indietro, per cui ti conviene informarti se sei propenso verso questo software.
 

MacGG

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#8
Ciao a tutti,

aggiungo alcune note, che peraltro avevamo discusso anche altrove.

MSC.SOftware, livello di solutore Nastran, le estensioni/modifiche alle equazioni costitutive degli elementi (o di nuovi elementi), sono richieste/certificate da NASA (ancora oggi) ed esse vengono messe in open source da NASA stessa.
Ovvero MSC.Software lavora per NASA andando a sviluppare queste formulazioni, da cui poi, nasce il solutore MSC.Nastran (e MD Nastran) in cui oltre alle equazioni vi è tutta quella parte di software necessaria costruire il modello di equazione, risolvero, estrarne i risultati etc.

NX Nastran (di Siemens), è nato da MSC.Nastran 2001, perchè MSC.Software ha perso una causa di antitrust negli Stati Uniti, in quanto deteneva il 95% del mercato FEA. Per questo motivo MSC.Software ha dovuto selezionare UGS (prima di Siemens), come competitor a cui passare il codice sorgenete e insegnare a svilupparlo (per 3 anni). Poi Siemens immagino lo abbia modificato (in realtà mi sembra abbastanza poco) e potrebbe non essere più completamente allineato come le equazioni costitutive di NASA.

NEiNastran, ha solo il formato di input/output come MSC.Nastran, ma il solutore non parte dalle equazioni di NASA.

Per quanto riguarda il pre/post, non serve avere Patran, ma può andar bene anche altre cose. Ovviamente Patran, essendo di MSC.Nastran ha il massimo allineamanto con le nuove release di MSc.Nastran o MD Nastran (come gli altri pre/post di MSC, quali SimXpert, SimOffice e SimDesigner).

Per il prezzo, esistono delle versioni in cui MSC.Nastran è collegato al pre/post e quindi prendi un prodotto che ha già tutto, anche il prezzo è molto concorrenziale.

Per il compositi, oggi MSC ha forse la tecnologia più avanzata (non per niente è lo standard nelle aziende aeronautiche), in quanto anche con Patran (ma non solo), posso trattare i laminati a livello 2D, trasformarli in 3D o andare a livello di iterazione fibra-matrice (tramite GENOA). Il tutto integrato sia a livello di pre/post, sia a livello di solutore (in questo caso meglio MD Nastran).

Personalmente, se hai problemi di compositi, ti consiglio di andare con Patran (alla fine vedrai che non è così ostico come viene descritto, anzi ti innamorerai di lui), e anche con le soluzioni MSC.Software, non troverai limiti nel grado di dettaglio del modello che vorrai avere.

Ciao

MacGG
 

f.pelizza

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#9
Ciao a tutti,
consiglio caldamente di cominciare con FEMAP.
Ho usato Patran per parecchi anni in ambiente aerospazio, e quando ho avuto bisogno di comprarmi io una licenza sono a andato a cercare dove spendere meno. Le due soluzioni integrate (Pre-post e solutore), che comunque permettono una ottima elaborazione manuale dei file di lancio, sono FEA (Patran e MSC Nastran) e FEMAP (Femap e NX Nastran). Con estrema tristezza (dopo anni di utente soddisfatto di Patran) ho acquistato Femap che, sfruttando una buona offerta, ho pagato circa la metà di FEA. Mi si è aperto un mondo! Non solo fa tutte le stesse cose di Patran (fino a oggi non sono riuscito a ricreare solo una di tutte le utilities di Patran), ma si programma con estrema facilità in Visual Basic, e si possono anche registrare Macro. Per finire Femap viene sviluppato moltissimo e il Femap di oggi ha (proprio parlando di compositi che sono il mio principale campo di applicazione) il doppio delle funzionalità del Femap di due anni fa. Come solutori non ho apprezzato differenze, a tal punto che tutte le applicazioni Fortran che avevo scritto in passato per interagire con i file di output di MSC Nastran funzionano perfettamente con i file di output di NX Nastran.
In ultimo non è vero che Femap non sia usato anche in campo aeronautico o aerospazio. Alenia spazio Roma usa Femap da moltissimi anni.

spero ti sia stato di aiuto

Francesco
 

bio

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#10
una punzecchiata ai PR msc...

fare i video sulla nuova interfaccia di patran NEL 2009 e mostrare che hanno aggiunto i comandi di rotazione come solidworks (tasto centrale, ctrl e alt) e che hanno implementato il tasto destro come main feature dell'interfaccia mi fa abbastanza ridere...

non il fatto di averlo implementato (amen, siamo nel 2009) ma di spacciarlo come grandissima feature...i concorrenti devono essere stati proprio pionieri che ce l'hanno da svariati anni (parlo di abaqus/ansys)...

il programma potrebbe essere il più migliorissimo del mondo, ma presentato così effettivamente da l'impressione di essere indietro di 10 anni...

non vedo azzeccatissima l'idea di quei video (sono 2 su 3 totali)...all'osservatore esterno viene da chiedersi se il software oltre ad avere un'interfaccia grafica decente sia anche migliorato in altri aspetti o no...

bio
 

Matteo

Moderatore CAE/FEM/CFD
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#11
Personalmente, se hai problemi di compositi, ti consiglio di andare con Patran (alla fine vedrai che non è così ostico come viene descritto, anzi ti innamorerai di lui), e anche con le soluzioni MSC.Software, non troverai limiti nel grado di dettaglio del modello che vorrai avere.
Sui compositi credo che tra MSC e NEi sia una bella lotta :smile:
 

MacGG

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#12
Francesco,

è chiaro che le cose che avevi fatto in passato per MSC.Nastran, funzioanno anche su NX Nastran, infatti è la versione di MSC.Nastran 2005 in poi che è differente da NX.
Quando usavo FEMAP, dopo aver usato Nastran for windows, facevo dei bei modelli FE, ma poi dovevo andare a mano a completare il .bdf (non conoscevo Patran).
Alenia Spazio, non fà aerei.

bio,

è vero, forse il marketing risponde alle domande che fanno i clienti, poi quello di ruotare il modello per vederlo, è bello, ma non fondamentale per fare calcoli.

Matteo,

per quello che ho visto, non credo che si possa lottare, in quanto se dobbiamo farlo, lo si può fare su un criterio di rottura in più, che trova una applicabilità relativa quando poi l'accuratezza dei dati/modelli di partenza (fondamentale per tali tipi di analisi) è completamente inferiore.

Ciao

MacGG
 

alexmac

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#13
leggendo i post le due possibilità che ci sono per lavorare bene con i compositi sono:

1) pre/post PATRAN con solutore MSCNastran
2)pre/post FEMAP con solutore NXNastran

tra queste due tipologie di lavoro mi sembra di aver capito che la prima è quella un pò più ostica (ricordo sono un neofita per quanto riguarda programma FEM) ma anche la più precisa a livello di risultati, mentre la seconda è più friendly ma forse inferiore per quanto riguarda le potenzialità di analisi possibili. Ho capito giusto???
 

Onda

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#14
Non proprio.
Sia con Femap che con Patran puoi utilizzare sia MSC Nastran che NX Nastran come solver, in quanto il formato di input sono identici
La precisione dei risultati dipende dal solver e sia NX che MSC sono equivalenti.
a mio parere Patran è più ostico di Femap, ma come vedi sono opinioni personali.
Credo che la scelta dipende più dal mondo al quale ti vuoi rivolgere, ci sono aziende che storicamente lavorano con Patran e altre con Femap.
Per le tue esigenze entrambi i software sono assolutamente capaci di fare tutto quello che ti serve e sicuramente molto di più!
 

MacGG

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#15
Scusa Onda,

ma FEMAP è svilupparto su NX Nastran che ha delle funzionalità che sono un sottoinsieme delle funzionalità di MSC.Nastran, quindi è ovvio che FEMAP supporta MSC.Nastran, ma non si sfrutta tutto MSC.Nastran.

Sulle opinioni, per fortuna che sono personali, altrimenti saremmo tutti fatti con lo stampino!!!

Ciao

MacGG
 

Onda

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#16
Sono assolutamente d'accordo con quello che dici.
Però per quello che riguarda Il core della applicazione, sviluppato fino al 2005, i due software sono comuni. Per cui per fare analisi sui compositi con SOL 101,103,105,106
le potenzialità sono le stesse. Se poi vuoi andare verso le sol 400 o 700 i due solutori si sono differenziati e le cose cambiano.
Visto le esigenze di Alexmac sono di fare analisi sui compositi (immagino ma mi posso sbagliare) lineari statiche o non lineari statiche o buckling o modali che siano, non vedo molta differenza tra i due solutori e entrambi i pre/post possono interagire con entrambi i solutori indifferentemente.
 

MacGG

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#17
Ok Onda,

non sapevo che Alexmac, bastasse fare solo SOL101, etc, e non studiare più approfonditamente il composito, passando anche a modelli 3d, per valutarne i meccanismi di delaminazione, propagazione della frattura fino ad arrivare alle analis microcristalline di analisi di interfaccia fibra-matrice.

Per quanto riguarda i risultati, è da vedere se le funzionalità adottate in NX Nastran dopo MSC.Nastran 2001, portano proprio ai risultati di MSC.Nastran, ad esempio è effettivamente identico il glue contact di NX rispetto a quello di MSC?

Ciao

MacGG
 

Onda

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#19
SOL101 Lineare statica
SOL103 Modale
SOL105 Buckling
SOL106 NonLineare Statica
SOL400 Nonlineare implicita nativa Nastran (contatti, alte deformazioni) sviluppata sucessivamente al distacco di NX da MSC
SOL600 Nonlineare implicita (traduzione verso il solutore MSC Marc) (contatti, alte deformazioni) Marc è solo MSC
SOL700 Nonlineare esplicita (LS Dyna) si utilizza per i crash, altissime deformazioni ecc.