Hexagon/MSC Software — 从NASTRAN到多域CAE套件
NASTRAN的起源和MSC Nastran的诞生
MSC Nastran和NX Nastran有什么区别? 而且Nastran不止一个吗?
问得好。先从历史讲起。1960年代,NASA为解析阿波罗计划等航天结构,开发了NASTRAN(NASA Structural Analysis)这款FEM求解器。开发主导者是Richard MacNeal和Robert Schwendler,他们在1963年创办的公司就是MSC(MacNeal-Schwendler Corporation)。
那么,NASA开发的东西被民营企业继承了?
是的。NASA的NASTRAN是公共领域的,所以多家企业取得许可证独立商业化。其中最成功的是MSC公司,他们以MSC Nastran的名义进行独立拓展。到了1970年代,它已经成为航空航天业的标准求解器了。
MSC Nastran与NX Nastran的区别
那NX Nastran是另外一个产品吗?
源自同样的NASTRAN,但UGS公司(现Siemens Digital Industries Software)也取得许可证独立开发。这就是NX Nastran。两者的主要区别大致如下:
- MSC Nastran — 拥有丰富的非线性分析功能如SOL400、气动弹性分析(Aeroelastic)、超元素法等高级解析功能。是Boeing、Airbus、NASA的认证求解器,在航空航天与国防领域是标准配置
- NX Nastran — 与Siemens NX的CAD/CAE整合无缝。拥有易用的用户界面,在汽车NVH分析和通用机械的NVH分析中表现强劲
输入文件(BDF文件)的基本格式是共通的,所以具有一定的兼容性,但使用高级功能时可能会出现不兼容的情况。
原来如此,虽然源自相同的东西,但现在各自独立演进了。在公司里听说"用Nastran"的时候,必须确认是哪一个啊。
完全同意。在实务中,"是哪个Nastran"是最初必须确认的要点。许可证体系也完全不同。
多域产品组合
听说MSC Software除了Nastran还有很多产品,但总体情况不太明白…
MSC的优势在于拥有覆盖多个领域的产品群。让我整理一下主要产品:
- MSC Nastran — 线性与非线性结构分析的旗舰产品。涵盖从SOL101(线性静态分析)到SOL400(高级非线性)等广泛功能
- Marc — 非线性专用求解器。专精于接触问题、大变形、材料非线性。在橡胶和树脂成型分析中备受青睐
- Adams — 多体动力学(MBD)的实际标准。在汽车悬架设计中占绝对市场份额
- Actran — 声学分析专用求解器。用于汽车NVH、飞机客舱噪音分析
- Digimat — 复合材料的多尺度分析。能够贯穿CFRP射出成型工艺到结构分析
- Patran — Nastran的标准前后处理器。虽然历史悠久,但近期出现了名为Apex Generative的下一代前后处理工具
从结构到MBD、声学、复合材料,全部都是自家产品,真是厉害。比如汽车制造商怎么组合使用这些的?
很好的视角。例如,预测汽车车门关闭音的质量时,用Adams对车门铰链的动力学建模,用Nastran计算车身的振动模态,用Actran预测车内的声学响应。这种跨领域的耦合分析能够用自家产品完全完成,这是MSC的优势所在。
Hexagon的收购与战略转换
听说2017年被Hexagon收购了,Hexagon是什么样的公司? 我不太了解。
Hexagon AB是瑞典的精密计测技术全球企业,总部位于瑞典。3D扫描仪、坐标测量机(CMM)、GPS等精密计测技术是主业。年销售额约50亿欧元,在CAE行业中是相当特殊的参与者。
计测公司为什么要买CAE软件?
Hexagon的目标是实现「数字孪生」。将计测获得的实物数据与仿真预测的虚拟数据整合,实时管理制造品质。例如,用3D扫描获得的实际形状反馈到CAE模型,预测是否在公差范围内——希望提供这样一个端对端的工作流。
明白了,实测与仿真的融合。收购后对MSC的产品和用户有影响吗?
产品本身以MSC品牌继续开发。不过,Hexagon的其他部门(Vero Software的制造CAM、Leica Geosystems的计测设备等)的联动在加强。对用户而言,求解器的技术变化不如许可证模式的改变和销售体制的重组影响更大。
实务中的选定要点
我们公司正在考虑导入MSC产品,与其他公司(Ansys、Abaqus)相比有什么优势?
MSC特别有优势的情况包括:
- 航空航天与国防 — Nastran通常被指定为认证求解器,基本上是必需的
- 汽车NVH + MBD — Adams + Nastran + Actran的耦合分析是其他公司难以复现的
- 非线性接触问题 — Marc的自动重新划分网格和接触算法具有丰富的实绩
- 复合材料制造工艺链接 — Digimat能够将射出成型的纤维取向直接传递到结构分析
另一方面,显式解法的碰撞分析(LS-DYNA的领域)和CFD不是自家的强项。这些需要与其他厂商产品并用。
今后的展望
被Hexagon收购后的MSC今后会朝什么方向发展?
有三个大方向。首先是向云CAE转变。推出了基于令牌的许可证模式MSC One,使所有产品都能灵活组合使用。其次是推进与Hexagon计测数据的整合,深化数字孪生战略。第三是将AI/机器学习融入求解器,加快优化和响应曲面的生成。
从NASA项目开始的求解器,60多年后还在最前线,真的很厉害。了解了历史之后,现在的产品阵容的意义就清楚了!
了解CAE厂商的历史直接关系到软件选型的判断力。不仅是MSC/Hexagon,理解各厂商的优势和出身背景,就能看清"为什么这个求解器在这个领域强"的道理。遇到实务问题时会很有用。
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