Autodesk Nastran In-CAD 2015软件是一款应用范围非常广泛的有限元分析软件。该软件以插件的形式无缝集成到CAD产品中，使用了统一的界面和风格，还支持对模型的快速更改和重新分析，对设计效率的提高非常明显。另外，由于使用了十分强大的Nastran求解器，In-CAD能支持19种不同的分析类型，更关键的是具有可靠的计算精度。
Autodesk于2014年5月收购了位于美国威斯敏斯特的NEi Nastran公司的求解器，并于同年8月推出了基于Nastran求解器的有限元分析软件及与CAD产品集成的插件产品，包括：Autodesk Mechanical Simulation，AutodeskNastran和Autodesk Nastran In-CAD，面向不同的用户群体，满足用户不同层次的分析需求。
本文介绍的重点是与CAD产品集成的Autodesk NastranIn-CAD 产品。
1．Nastran 介绍
Nastran是NASA STRuctureAnalysis的缩写，是美国NASA基于宇航工业的结构动力学研究计划要求，制定了相关开发方案，在1960年代开发的有限元软件。该系统1968年被美国宇航局发布，最终由NASA批准实施，用于设计航天运载工具和航天飞机。
据估算，该解决方案仅在1971~1984年期间为NASA节省了约7.01亿美元。在NASA美国太空总署创新性技术资料的记录里，Nastran为“人类载人太空飞行”贡献了超过百亿美元的价值。1988年，美国太空基金会将Nastran引入太空科技名人堂（Space Technology Hall of Fame），成为少数获此殊荣的先进技术之一。
2．Autodesk Nastran In-CAD概要
与Autodesk Inventor Professional提供的FEA工具相比，Autodesk Nastran In-CAD 同样采用了嵌入式工作流，与CAD产品无缝集成，简化设计和分析流程。
易于使用-- Autodesk Nastran In-CAD 可以直接嵌入到Inventor®和 SolidWorks® 中，集成的软件界面和工作流，一致的界面风格和操作方式，方便CAD用户使用；
与模型数据关联 -- 可直接在CAD软件内查模型数据，轻松更改模型，自动更新网格划分、载荷和接触等数据，而不必数据导入导出，重复相应的条件设置。强大的CAD 模型转换能力，避免了因模型导入不同FEA 平台而产生的兼容问题，帮助用户快速了解设计迭代的应用情况，不需要每一个改动都重新创建设置。
AutodeskNastran In-CAD采用了Nastran这一行业公认的通用有限元分析（FEA）平台，相比Inventor Professional，其有限元分析的求解范围和能力又提升到了一个新的高度。除了可用于分析结构和机械零部件的线性应力之外，还可以满足非线性应力、动力学和传热特性等分析，该求解器已通过NAFEAMS基准测试验证，每个版本都通过了5000多个测试问题的校验，并可以求解非线性、动力学和复合材料问题，而且支持第三方分析工具扩展专业化分析的能力。该求解器与Nastran兼容前处理器和后处理器一起使用，并且在求解时提供解决方案参数的实时结果和更新，帮助用户早期识别和修复模拟中的问题。
3.AutodeskNastran In-CAD 求解能力介绍
3.1网格划分
In-CAD自带的网格划分工具相当强大，能处理以下类型的网格划分问题：
全局和局部控制都可以使用默认设置和自定义各种需要的网格单元尺寸，并用进度条显示网格化过程
可以对线，曲线，连续壳和自由面进行相应的网格划分
可以根据几何变动自动进行网格，加载和约束更新各种单元网格能设置隐藏或显示位置、截面和网格本身等
能对壳和梁单元进行对称处理
网格失真检验有失真，雅可比行列式和扭曲三种方式
1D单元截面属性定义和单元自由度释放
1D，2D和3D网格混合划分
壳单元自由旋转
网格划分表格：可以非常直观的对全局和局部网格划分进行控制。
In-CAD的求解能力几乎全部继承了Nastran求解器的功能，其处理能力包括：
1.线性静应力分析
2.屈曲
屈曲分析主要用于研究结构在特定载荷下的稳定性以及确定结构失稳的临界载荷，可以考虑固定的预载荷，也可使用惯性释放。
4.静态预应力模态
帮助工程师分析受初始应力影响的结构，并仿真初始应力状态对结构的位移、应力以及模式模态的影响。
6.复合材料
能够预定义多种复合材料，甚至可以手动输入每一层的参数并根据多种破坏准则来评价复合材料结构安全性。包括最大应变/应力失效准则、蔡－吴（Tsai-Wu）准则、希尔、霍夫曼、NASA LaRCO，Puck PCP 、MCT连续介质。用户可以根据实际分析项目的不同来选择不同类型的失效准则。
7.带接触的装配体分析
超出分析单个部件的范畴。利用不同类型的接触交互（包括推拉滑动、摩擦和焊接接触类型）复杂建模，可实现对部件的真实仿真。
9.非线性静应力分析
计算材料非线性，几何非线性，状态非线性等非线性结构和工况的计算。例如，大位移/旋转、大应变、塑性、超弹性、蠕变等。
11.线性和非线性瞬态响应
仿真结构在一段时间内对恒定载荷或时间相关载荷（如脉冲载荷）影响的动力响应。分为直接瞬态响应分析和模态瞬态响应分析。两种方法均可考虑刚体位移作用。
3.3后处理
Autodesk Nastran In-CAD提供了丰富的后处理工具，帮助用户能够方便、准确地理解仿真结果。另外，计算结束后，保存相关文件，可以得到.nas后缀的文件，我们可以利用该文件直接导入到更加高端的有限元软件或者前后处理软件中，进行进一步的分析，对提高产品设计效率非常有帮助。可以导入该文件的软件有Autodesk Mechanical Simulation，AutodeskNastran，Femap和Patran等。
4．结论
使用Autodesk Nastran In-CAD软件可以使我们在设计工作中，不仅拥有高端有限元软件的准确性，也有非常简单易用的使用界面和整合三维CAD的高效性。该软件为企业提高设计效率，节约设计成本提供了强有力的工具。
内容来源：Inventor俱乐部
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