ナストラン

ナストラン
開発者	MSC ソフトウェア、NEi ソフトウェア、シーメンスデジタルインダストリーズソフトウェア
安定版リリース	2014年; 10年前
リポジトリ	github.com/nasa/NASTRAN-95 ;
書かれた	フォートラン
オペレーティング·システム	クロスプラットフォーム
タイプ	有限要素解析シミュレータ
ライセンス	独自の EULA

NASTRAN は、もともと1960 年代後半に米国政府の航空宇宙産業への資金援助を受けてNASA向けに開発された有限要素解析(FEA) プログラムです。MacNeal -Schwendler Corporation (MSC) は、公開されているNASTRAN コードの主要かつ最初の開発者の 1 社です。^[1]^[2] NASTRANソースコードは、さまざまな企業によって配布されているさまざまなソフトウェアパッケージに統合されています。

歴史

1964 年に行われたNASAの構造力学研究プログラムの年次レビューで、各研究センターが独自のニーズに特化した構造解析ソフトウェアを個別に開発していることが明らかになりました。レビューでは、代わりに単一の汎用ソフトウェアプログラムを使用するように推奨されました。 ^[3]これを受けて、特別委員会が結成されました。委員会は、既存のソフトウェアでは要件を満たすことができないと判断しました。委員会は、このソフトウェアを開発するための共同プロジェクトを設立することを提案し、ソフトウェアの機能を概説した仕様を作成しました。^[4]

ソフトウェアの開発契約はComputer Sciences Corporation (CSC) に授与されました。1960 年代の開発中にこのプログラムに使用された最初の名前は、General Purpose Structural Analysis (汎用構造解析) の頭字語である GPSA でした。最終的に NASA によって承認されたこのプログラムの正式名称である NASTRAN は、 NA SA STR uctural AN alysis の頭字語です。NASTRAN システムは 1968 年に NASA にリリースされました。1960 年代後半には、MacNeal-Schwendler Corporation (MSC) が、MSC/NASTRAN (最終的には MSC.Nastran になりました) と呼ばれる NASTRAN の独自バージョンの販売とサポートを開始しました。元のソフトウェアアーキテクチャは、Joe Mule (NASA) と Gerald Sandler (NASA)、および Stephen Burns (ロチェスター大学) によって開発されました。

NASTRAN ソフトウェアアプリケーションは、スペースシャトルなどのより効率的な宇宙船の設計を支援するために作成されました。NASTRAN は、1971 年に NASA の技術利用局によって一般に公開されました。NASTRAN の商用利用は、あらゆるサイズ、形状、目的の弾性構造の動作を解析するのに役立っています。たとえば、鉄道線路、自動車、橋、発電所、高層ビル、航空機などの設計に使用されています。このプログラムだけで、1971 年から 1984 年にかけて 7 億 100 万ドルのコスト削減が実現したと推定されています。NASTRAN は 1988 年に米国宇宙財団の宇宙技術の殿堂入りを果たし、この名誉ある栄誉を受けた最初の技術の 1 つとなりました。^[5]

NASTRAN プログラムは、多くのバージョンを経て進化してきました。新しいバージョンごとに、解析機能と数値パフォーマンスが強化されています。今日、NASTRAN は、航空宇宙、自動車、海洋産業で世界中で広く使用されています。

2001年にNASAは「NASA Classics」パッケージとともにNASTRANのソースコードもOpen Channel Softwareを通じて有料で一般に公開した。^[1]^[6]^[2]

2002年11月、MSC Softwareは、ライバルCAEベンダーであるUniversal Analytics, Inc. (UAI)とComputerized Structural Analysis & Research Corp. (CSAR)の2つの買収に関連して同社に対する独占禁止法訴訟を解決するためFTCと最終合意に達した。FTCは、これらの買収が反競争的行為に該当すると主張していた。和解条件に基づき、MSCは現在のNastranソフトウェアのクローンコピーを売却した。売却はUGS Corporationへのロイヤリティフリーの永久非独占ライセンスを通じて行われた。UGS Corporationは2007年にシーメンスに買収された。^[7]

NASTRAN の商用バージョンは現在、複数のベンダーから入手可能です。

ソフトウェアアーキテクチャ

NASTRAN は主にFORTRANで書かれており、100 万行を超えるコードが含まれています。NASTRAN は、小型ワークステーションから最大規模のスーパーコンピュータに至るまで、さまざまなコンピュータおよびオペレーティングシステムと互換性があります。

NASTRAN は、最初から複数のモジュールで構成されるように設計されました。モジュールは、モデルジオメトリの処理、マトリックスの組み立て、制約の適用、マトリックス問題の解決、出力量の計算、データベースとのやり取り、ソリューションの印刷など、特定のタスクを実行するように設計された FORTRAN サブルーチンの集合です。モジュールは、Direct Matrix Abstraction Program (DMAP) と呼ばれる内部言語によって制御されます。

利用可能な各タイプの分析は、ソリューションシーケンスと呼ばれます。

最も一般的なソリューションシーケンスコードの一部を以下に示します。

101 - 線形静的
103 - モーダル
105 - 座屈
106 – 非線形静力学
107 – 複素固有値
108 - 直接周波数応答
109 – 直接過渡応答
110 - モーダル複素固有値
111 - モード周波数応答
112 - モード過渡応答
129 – 非線形過渡現象
144 – 静的空力弾性解析
145 - フラッター/空力サーボ弾性解析
146 – 動的空力弾性解析
153 - 熱伝達を伴う非線形静力学
159 - 熱伝達を伴う非線形過渡現象
187 - 動的設計解析法
200 - 設計最適化と感度解析
400 - 非線形静的および動的（暗黙的）（MSC.NASTRAN ネイティブ、106、129、153、および 159 に代わる - MSC.NASTRAN の一部）
401 - 非線形静的、動的、円弧長、モーダルなど (Simcenter Nastran、旧 NX Nastran)
402 - 非線形静的および動的（暗黙的）（ NX.NASTRAN のSAMCEFベース）
600 - 非線形静的および動的（暗黙的）（MSC.Marc のフロントエンド - MSC.NASTRAN の一部）
601 - 暗黙的非線形 ( NX Nastran 用のADINA、2020 年以降は NX NASTRAN では利用できなくなります)
700 - 明示的非線形 (LS Dyna と MSC.Dytran - MSC.NASTRAN の一部)
701 - 明示的非線形 ( NX Nastran 用ADINA、2020 年以降は NX NASTRAN では利用できなくなります)

NASTRANオプション

NASTRAN のオリジナルソースコードに基づく次のソフトウェアオプションが利用可能です。

MSCナストラン
NASTRAN-xMG ( MSC Softwareが買収)
NEi Nastran (オリジナルの NASTRAN ソースコードの PC/Linux ベースバージョン)
NX Nastran (Siemens Digital Industry Software が買収し、 Simcenter Nastranにブランド変更)
Open Channel Foundation が配布する Nastran

MSCナストラン

MSC Nastran は、1963 年に Richard MacNeal 博士と Robert Schwendler 氏によって開始された最初の商用 Nastran 製品です。MSC Nastran は、構造解析を実行するためによく使用されます。Caltech の Caleb (Mac) McCormick 教授は、構造解析を作成するために行列計算を適用するというひらめきを得た、MSC の主要プログラマーでした。あらゆる業界で使用されていますが、航空宇宙および自動車業界では、構造のコンポーネントおよびシステムレベルモデルの計算応力およびひずみ解析を実行するために、強い支持を維持しています。1963 年以来、MSC Nastran は進化を続け、ダイナミクス、ローターダイナミクス、非線形、熱、高衝撃、NVH、流体構造相互作用、および疲労解析に機能を拡張してきました。今日では、MSC Marcおよび LS-Dyna と結合して、高度な非線形連成解析ソリューションを提供しています。

ナストラン-xMG

NASTRAN-xMGは、NASAが作成したオリジナルのNASTRANソフトウェアと同じベースコードから構築されており、オリジナルのNASTRANアーキテクチャとDMAP言語を含んでおり、無制限の問題サイズ、高速ソルバー技術、およびサブストラクチャ解析オプションを提供します。同社の主な創設者はリチャード・H・マクニール博士です。^[9]

NEiナストラン

NEi Nastranは、構造物や機械部品の線形および非線形応力、動力学、熱伝達特性を解析するために使用される汎用有限要素解析ソルバーです。32/64ビットWindowsやLinuxを含むさまざまなプラットフォームで利用できます。^[10] このソフトウェアは2014年5月にオートデスクに買収されました。 ^[11]

Simcenter Nastran (旧称 NX Nastran)

NX Nastran は、MSC Corporation に対する反トラスト行為の疑いで FTC が起こした訴訟の結果です。反トラスト和解により、UGSは 2003 年に MSC.Nastran 2001 ソースコードのロイヤリティフリーの永久ライセンスを購入することができました。UGS は以前はEDSのUnigraphics部門でした。Nastran のCAE機能が NX Unigraphics の CADおよびその他のコンポーネントに追加され、EDS/UGS PLM Solutions製品ライフサイクル管理スイートが誕生しました。この製品ラインは 2007 年に SIEMENSに買収され、Siemens Digital Industry Software になりました。

この買収には、ソフトウェアプログラムMSC.Nastran v2001の永久的、全世界的、ロイヤリティフリー、非独占的ライセンス、ソフトウェアに関連するその他の資産、および1999年のMSCによるUniversal Analytics Inc.とComputerized Structural Analysis & Research Corp.の買収の結果として取得したすべての著作権と商標権が含まれていました。 ^[12]

Simcenter Nastran (NX Nastran) は現在、Siemens Digital Industry Software のSimcenter製品ポートフォリオの一部であり、Simcenter 3D CAE アプリケーション内の主要なソルバーの 1 つとなっています。

OCFナストラン

Nastranのソースとバイナリの両方のコピーは、Open Channel Foundationから年間ライセンス料を支払うことで入手できます。これは、国立技術移転センターのNASA COSMICコレクション配布の一部でした。2015年6月にGitHubで公開されました。^[13]

派生作品

NASTRANの成功は、他の多くの有限要素ソフトウェアの開発につながりました。そのようなソフトウェアの1つは、NASTRANタイプの機能を拡張して構造最適化を含めたASTROSです。現在、ASTROSはZona Technology, Inc.によって管理されています。^[14]

競争

現在、市販の FEA 製品が多数あり、その中には NASTRAN という名前が付いていないものの NASTRAN 入力形式を読み取ることができるものもあります。それらの多くは、有限要素ソフトウェアパッケージ、CAE、FEA のページのリストに記載されています (以下のカテゴリを参照)。

参考文献

^ ab NASA がクラシックソフトウェアをパブリックドメインにリリース、newsbytes.com より Susan M (2001 年 10 月 25 日)
^ ab NTTC、OSCが宇宙機関の誕生日を祝い、「NASA CLASSICS」ソフトウェアアプリを商用市場にリリースアーカイブ済み 2016-05-16ウェイバックマシンでopenchannelsoftware.com (2001)
^ NASA.gov「NASA プレスリリース 2008」
^ MacNeal, Richard H.、「NASTRAN 理論マニュアル」、1972 年 12 月、i ページ
^ NASA.gov「NASA スピンオフマガジン 2002」
^ nasa-releases-classic-software-to-public-domain on slashdot.com (2001)
^ UGS コーポレーション
^ http://www.ftc.gov/opa/2001/10/msc.shtm 2013-09-08 にWayback Machineでアーカイブされました"FTC プレスリリース: FTC が MSC.Software による Nastran 競合企業 2 社の買収に異議を唱える。2001 年 10 月
^ http://www.macnealgroup.com/www/products/ 2013-02-27 にWayback Machineにアーカイブされました"tMG Nastran-xMG"
^ http://www.nenastran.com/nei-nastran.php 2016-05-16 にWayback Machineにアーカイブされました"NEi Software NEi Nastran"
^ http://www.3dcadworld.com/autodesk-acquires-nei-nastran-solver/ 「AUTODESK が NEI NASTRAN SOLVER を買収」
^ http://www.ftc.gov/opa/2002/08/mscsoftware.shtm 2013-05-26 にWayback Machineでアーカイブされました「FTC プレスリリース: MSC .Software が Nastran Software を売却して FTC の告訴を解決. 2002 年 8 月」
^ NASTRAN -95、NASA、2022-09-17、2022-09-20取得
^ “ZONA Technology, Inc”. 2016年11月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年4月21日閲覧。

[sourceavailable1-1] NASA がクラシックソフトウェアをパブリックドメインにリリース、newsbytes.com より Susan M (2001 年 10 月 25 日)

[sourceavailable2-2] NTTC、OSCが宇宙機関の誕生日を祝い、「NASA CLASSICS」ソフトウェアアプリを商用市場にリリースアーカイブ済み 2016-05-16ウェイバックマシンでopenchannelsoftware.com (2001)

[dryden_story-3] NASA.gov「NASA プレスリリース 2008」

[4] MacNeal, Richard H.、「NASTRAN 理論マニュアル」、1972 年 12 月、i ページ

[5] NASA.gov「NASA スピンオフマガジン 2002」

[6] sa-releases-classic-software-to-public-domain on slashdot.com (2001)

[7] UGS コーポレーション

[8] ttp://www.ftc.gov/opa/2001/10/msc.shtm 2013-09-08 にWayback Machineでアーカイブされました"FTC プレスリリース: FTC が MSC.Software による Nastran 競合企業 2 社の買収に異議を唱える。2001 年 10 月

[9] ttp://www.macnealgroup.com/www/products/ 2013-02-27 にWayback Machineにアーカイブされました"tMG Nastran-xMG"

[10] ttp://www.nenastran.com/nei-nastran.php 2016-05-16 にWayback Machineにアーカイブされました"NEi Software NEi Nastran"

[11] ttp://www.3dcadworld.com/autodesk-acquires-nei-nastran-solver/ 「AUTODESK が NEI NASTRAN SOLVER を買収」

[12] ttp://www.ftc.gov/opa/2002/08/mscsoftware.shtm 2013-05-26 にWayback Machineでアーカイブされました「FTC プレスリリース: MSC .Software が Nastran Software を売却して FTC の告訴を解決. 2002 年 8 月」

[13] NASTRAN -95、NASA、2022-09-17、2022-09-20取得

[14] “ZONA Technology, Inc”. 2016年11月6日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年4月21日閲覧。

歴史