船舶CAE在經(jīng)過(guò)了多年使用經(jīng)驗(yàn)的積累和方法的研究之后，目前無(wú)論是造船廠還是研究院所或是高校，無(wú)論是船舶的總體設(shè)計(jì)部門，還是船用設(shè)備或是零部件設(shè)計(jì)人員，都急需統(tǒng)一CAE平臺(tái)，MSC Nastran正是應(yīng)我們的船舶用戶有這樣的迫切需求，真正實(shí)現(xiàn)了多學(xué)科聯(lián)合仿真。以往的船舶CAE仿真，涉及的單點(diǎn)問(wèn)題主要有以下方面:
結(jié)構(gòu)靜強(qiáng)度，剛度，振動(dòng)，優(yōu)化以及在復(fù)合材料領(lǐng)域的研究和應(yīng)用，這些問(wèn)題在傳統(tǒng)的Nastran中就可以實(shí)現(xiàn)，并且計(jì)算精度高，而最新的MSC Nastran包含了原有的Nastran的所有功能，而且還進(jìn)一步拓展了計(jì)算規(guī)模和計(jì)算效率，在功能上比原來(lái)傳統(tǒng)的Nastran有更多，更新的內(nèi)容，比如模型的裝配定義，復(fù)合材料的研究方面。
結(jié)構(gòu)非線性分析，失穩(wěn)和失效分析，多物理場(chǎng)耦合，諸如修船和改裝船時(shí)考慮的殘余應(yīng)力，材料損傷引起的裂紋等，這些問(wèn)題用MSC Nastran中的Sol400和Sol600就可以實(shí)現(xiàn)仿真。Sol400增強(qiáng)了Nastran原有非線性求解的功能，可以進(jìn)行非線性接觸模型的定義，具有非線性單元及材料。Sol600則集成了Marc高度非線性，多物理場(chǎng)，加工成型，高級(jí)熱分析的功能。這兩大求解序列對(duì)于有效計(jì)算船舶的非線性問(wèn)題，尤其是非線性屈曲，還有船用發(fā)動(dòng)機(jī)的熱機(jī)耦合和高度非線性問(wèn)題提供了專業(yè)的CAE工具。
船舶的碰撞，擱淺，晃蕩，水下爆炸等顯式非線性問(wèn)題完全可以使用MSC Nastran的Sol700來(lái)進(jìn)行求解，Sol700就是Dytran和LS-Dyna，而這個(gè)兩個(gè)軟件一直以來(lái)在非線性瞬態(tài)動(dòng)力學(xué)領(lǐng)域都是最主流的產(chǎn)品，尤其在以往的船舶CAE分析中也有非常成功的案例，比如船船碰撞，船橋碰撞的分析，晃蕩分析等，而現(xiàn)在完全集成于MSC Nastran的平臺(tái)下，不需要重復(fù)建立模型，而且對(duì)歐拉域的求解同時(shí)支持并行求解，大大提高了仿真效率。
艦艇和豪華游船的減振降噪問(wèn)題，這在以往的單點(diǎn)式CAE分析流程中處理非常復(fù)雜，很多聲學(xué)軟件都需要CAE分析者在結(jié)構(gòu)振動(dòng)計(jì)算完成后進(jìn)行大量的數(shù)據(jù)處理，才能進(jìn)行后續(xù)的噪聲分析。新的MSC Nastran加入Actran的無(wú)限元技術(shù)，這樣就可以在Nastran中實(shí)現(xiàn)內(nèi)外噪聲的分析，而無(wú)須更換分析平臺(tái)，省去了繁冗的手工數(shù)據(jù)處理，也方便了CAE分析。
現(xiàn)在在船舶領(lǐng)域也越來(lái)越多地涉及到多體運(yùn)動(dòng)和控制方面的分析需求，比如船用設(shè)備在航運(yùn)過(guò)程中或是靠岸時(shí)的使用性能，港口設(shè)備，海洋平臺(tái)，超大型海上漂浮結(jié)構(gòu)，艦艇等的運(yùn)動(dòng)和操控性能的分析。MSC Nastran的發(fā)展正是考慮了跨越多學(xué)科的需求，與本公司的多體動(dòng)力學(xué)和控制分析的Adams集成更加緊密，通過(guò)SimXpert在一個(gè)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)真正意義上的多學(xué)科仿真。
船舶CAE分析還有一個(gè)重要的學(xué)科就是計(jì)算流體力學(xué)及流固耦合。MSC Nastran Sol400的OpenFSI，通過(guò)MpCCI，實(shí)現(xiàn)和計(jì)算流體力學(xué)軟件之間的真正意義上的強(qiáng)耦合分析，而不是簡(jiǎn)單地將CFD分析的數(shù)據(jù)通過(guò)手工傳遞給FEA進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。
MSC最新的理念和技術(shù)就是要用“單一船模型”來(lái)實(shí)現(xiàn)不同學(xué)科的CAE仿真，從而縮短船舶CAE分析的周期，加速設(shè)計(jì)流程的實(shí)施，最后實(shí)現(xiàn)和造船發(fā)達(dá)國(guó)家造船周期相同，甚至更短的目標(biāo)。
