NASTRANเป็น โปรแกรม วิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด (FEA) ที่พัฒนาขึ้นครั้งแรกสำหรับNASAในช่วงปลายทศวรรษ 1960 ภายใต้เงินทุนสนับสนุนจากรัฐบาลสหรัฐอเมริกาสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศบริษัท MacNeal-Schwendler Corporation (MSC)เป็นหนึ่งในผู้พัฒนาหลักและผู้พัฒนาดั้งเดิมของโค้ด NASTRAN ที่เปิดให้สาธารณะใช้งานได้^{[ 1 ] [ 2 ]}โค้ดต้นฉบับของ NASTRAN ถูกรวมเข้าไว้ในแพ็กเกจซอฟต์แวร์ต่างๆ จำนวนมาก ซึ่งจัดจำหน่ายโดยบริษัทต่างๆ มากมาย

การทบทวนประจำปี 1964 ของ โครงการวิจัยพลศาสตร์โครงสร้างของ NASAเผยให้เห็นว่าศูนย์วิจัยต่าง ๆ กำลังพัฒนา ซอฟต์แวร์ วิเคราะห์โครงสร้าง ที่แยกจากกัน ซึ่งเฉพาะเจาะจงกับความต้องการของตนเอง การทบทวนแนะนำให้ใช้โปรแกรมซอฟต์แวร์ทั่วไปเพียงโปรแกรมเดียวแทน^{[ 3 ]}ด้วยเหตุนี้จึงมีการจัดตั้งคณะกรรมการเฉพาะกิจขึ้น คณะกรรมการพบว่าไม่มีซอฟต์แวร์ใดที่มีอยู่แล้วที่สามารถตอบสนองความต้องการของพวกเขาได้ พวกเขาจึงเสนอให้จัดตั้งโครงการความร่วมมือเพื่อพัฒนาซอฟต์แวร์นี้ และสร้างข้อกำหนดที่ระบุถึงความสามารถของซอฟต์แวร์^{[ 4 ]}

มีการมอบสัญญาให้บริษัท Computer Sciences Corporation (CSC) พัฒนาซอฟต์แวร์ ชื่อแรกที่ใช้เรียกโปรแกรมระหว่างการพัฒนาในทศวรรษ 1960 คือ GPSA ซึ่งเป็นตัวย่อของ General Purpose Structural Analysis ชื่ออย่างเป็นทางการที่ได้รับการอนุมัติจาก NASA สำหรับโปรแกรมนี้คือ NASTRAN ซึ่งเป็นตัวย่อจากNASA Structural Analysis ระบบ NASTRAN ถูกส่งมอบให้กับ NASA ในปี 1968 ในช่วงปลายทศวรรษ 1960 บริษัทMacNeal-Schwendler Corporation (MSC) เริ่มทำการตลาดและให้การสนับสนุน NASTRAN เวอร์ชันของตนเอง ซึ่งเรียกว่า MSC/NASTRAN (และต่อมากลายเป็น MSC.Nastran) สถาปัตยกรรมซอฟต์แวร์ดั้งเดิมได้รับการพัฒนาโดย Joe Mule (NASA) และ Gerald Sandler (NASA)

แอปพลิเคชันซอฟต์แวร์ NASTRAN ถูกเขียนขึ้นเพื่อช่วยออกแบบยานอวกาศที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น เช่น กระสวยอวกาศ NASTRAN เปิดตัวสู่สาธารณะในปี 1971 โดยสำนักงานการใช้เทคโนโลยีของ NASA การใช้งานเชิงพาณิชย์ของ NASTRAN ช่วยในการวิเคราะห์พฤติกรรมของโครงสร้างยืดหยุ่นที่มีขนาด รูปร่าง หรือวัตถุประสงค์ใดๆ ตัวอย่างเช่น ใช้ในการออกแบบรางรถไฟ รถยนต์ สะพาน โรงไฟฟ้า ตึกระฟ้า เครื่องบิน และอื่นๆ อีกมากมาย โปรแกรมนี้เพียงอย่างเดียวคาดว่าจะช่วยประหยัดค่าใช้จ่ายได้ถึง 701 ล้านดอลลาร์สหรัฐ ตั้งแต่ปี 1971 ถึง 1984 NASTRAN ได้รับการยกย่องให้เข้าสู่หอเกียรติยศเทคโนโลยีอวกาศ ของมูลนิธิอวกาศแห่งสหรัฐอเมริกา ในปี 1988 ซึ่งเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีแรกๆ ที่ได้รับเกียรติอันทรงเกียรตินี้^{[ 5 ]}

โปรแกรม NASTRAN ได้รับการพัฒนามาหลายเวอร์ชัน แต่ละเวอร์ชันใหม่มีการปรับปรุงในด้านความสามารถในการวิเคราะห์และประสิทธิภาพเชิงตัวเลข ปัจจุบัน NASTRAN ถูกนำไปใช้อย่างแพร่หลายทั่วโลกในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ และการเดินเรือ

ในปี พ.ศ. 2544 NASA ได้เผยแพร่ ซอร์สโค้ด NASTRAN สู่สาธารณะพร้อมกับแพ็คเกจ "NASA Classics" ผ่านทางOpen Channel Softwareโดยคิดค่าธรรมเนียม^{[ 1 ] [ 6 ] [ 2 ]}

ในเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2545 MSC Softwareบรรลุข้อตกลงขั้นสุดท้ายกับFTCเพื่อยุติคดีต่อต้านการผูกขาดที่เกี่ยวข้องกับการเข้าซื้อกิจการผู้จำหน่าย CAE คู่แข่งสองราย ได้แก่ Universal Analytics, Inc. (UAI) และ Computerized Structural Analysis & Research Corp. (CSAR) FTC กล่าวหาว่าการเข้าซื้อกิจการดังกล่าวเป็นกิจกรรมต่อต้านการแข่งขัน ภายใต้เงื่อนไขของการประนีประนอม MSC ได้ขายซอฟต์แวร์ Nastran เวอร์ชันสำเนาออกไป การขายดังกล่าวทำผ่านใบอนุญาตแบบไม่เสียค่าลิขสิทธิ์ ตลอดไป และไม่ผูกขาดแก่UGS Corporation UGS Corporation ถูกซื้อกิจการโดย Siemens ในปี พ.ศ. 2550 ^{[ 7 ]}

ปัจจุบัน NASTRAN เวอร์ชันเชิงพาณิชย์มีวางจำหน่ายจากผู้จำหน่ายหลายราย

NASTRAN เขียนขึ้นโดยใช้ภาษา FORTRAN เป็นหลัก และประกอบด้วยโค้ดมากกว่าหนึ่งล้านบรรทัด NASTRAN สามารถใช้งานร่วมกับคอมพิวเตอร์และ ระบบปฏิบัติการได้หลากหลายตั้งแต่เวิร์กสเตชัน ขนาดเล็กไป จนถึงซูเปอร์คอมพิวเตอร์ขนาด ใหญ่ที่สุด

NASTRAN ได้รับการออกแบบตั้งแต่เริ่มต้นให้ประกอบด้วยโมดูลหลายโมดูล โมดูลคือชุดของซับรูทีน FORTRAN ที่ออกแบบมาเพื่อทำงานเฉพาะอย่าง เช่น การประมวลผลรูปทรงเรขาคณิตของแบบจำลอง การประกอบเมทริกซ์ การใช้ข้อจำกัด การแก้ปัญหาเมทริกซ์ การคำนวณปริมาณผลลัพธ์ การสื่อสารกับฐานข้อมูล การพิมพ์คำตอบ และอื่นๆ โมดูลเหล่านี้ถูกควบคุมโดยภาษาภายในที่เรียกว่า Direct Matrix Abstraction Program (DMAP)

การวิเคราะห์แต่ละประเภทที่มีอยู่เรียกว่าลำดับการแก้ปัญหา

รหัสลำดับการแก้ปัญหาที่พบบ่อยที่สุดบางส่วน ได้แก่:

• 101 - สถิตเชิงเส้น
• 103 - โมดอล
• 105 - การโก่งงอ
• 106 - สถิตไม่เชิงเส้น
• 107 - ค่าลักษณะเฉพาะเชิงซ้อนโดยตรง
• 108 - การตอบสนองความถี่โดยตรง
• 109 - การตอบสนองชั่วคราวโดยตรง
• 110 - ค่าลักษณะเฉพาะเชิงซ้อนแบบโมดอล
• 111 - การตอบสนองความถี่โมดอล
• 112 - การตอบสนองชั่วคราวของโหมด
• 129 - การเปลี่ยนแปลงแบบไม่เชิงเส้น
• 144 - การวิเคราะห์แอโรอิลาสติกแบบสถิต
• 145 - การวิเคราะห์การสั่นสะเทือน/แอโรเซอร์โวอิลาสติก
• 146 - การวิเคราะห์แอโรอิลาสติกแบบไดนามิก
• 153 - สถิตแบบไม่เชิงเส้นที่เชื่อมโยงกับการถ่ายเทความร้อน
• 159 - การเปลี่ยนแปลงแบบไม่เชิงเส้นที่เชื่อมโยงกับการถ่ายเทความร้อน
• 187 - วิธีการวิเคราะห์การออกแบบเชิงพลวัต
• 200 - การเพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบและการวิเคราะห์ความไว
• 400 - สถิตและพลวัตแบบไม่เชิงเส้น (โดยปริยาย) (MSC.NASTRAN ดั้งเดิม แทนที่ 106, 129, 153 และ 159 - เป็นส่วนหนึ่งของ MSC.NASTRAN)
• 401 - แบบจำลองสถิตไม่เชิงเส้น แบบจำลองพลวัต ความยาวส่วนโค้ง แบบจำลองโมดอล ฯลฯ (Simcenter Nastran เดิมคือ NX Nastran)
• 402 - สถิตและพลวัตแบบไม่เชิงเส้น (โดยปริยาย) ( อิงตาม SAMCEFสำหรับ NX.NASTRAN)
• 600 - สถิตและพลวัตแบบไม่เชิงเส้น (โดยปริยาย) (ส่วนหน้าของ MSC.Marc - ส่วนหนึ่งของ MSC.NASTRAN)
• 601 - การคำนวณแบบไม่เชิงเส้นโดยปริยาย ( ADINAสำหรับ NX Nastran ซึ่งจะไม่สามารถใช้งานได้ใน NX NASTRAN หลังปี 2020)
• 700 - Explicit Non-Linear (LS Dyna plus MSC.Dytran - ส่วนหนึ่งของ MSC.NASTRAN)
• 701 - Explicit Non-Linear ( ADINAสำหรับ NX Nastran ซึ่งจะไม่สามารถใช้งานได้ใน NX NASTRAN หลังปี 2020)

NASTRAN เป็นตัวแก้ปัญหาหลักสำหรับ การ วิเคราะห์องค์ประกอบจำกัด^{[ 8 ]}ไม่มีฟังก์ชันที่อนุญาตให้สร้างแบบจำลองหรือสร้างตาข่ายแบบกราฟิก ข้อมูลเข้าและข้อมูลออกทั้งหมดของโปรแกรมอยู่ในรูปแบบของไฟล์ข้อความ อย่างไรก็ตาม ผู้จำหน่ายซอฟต์แวร์หลายรายจำหน่ายตัวประมวลผลก่อนและหลังที่ออกแบบมาเพื่อลดความซับซ้อนในการสร้างแบบจำลององค์ประกอบจำกัดและการวิเคราะห์ผลลัพธ์ เครื่องมือซอฟต์แวร์เหล่านี้มีฟังก์ชันในการนำเข้าและลดความซับซ้อน ของรูปทรงเรขาคณิต CADสร้างตาข่ายด้วยองค์ประกอบจำกัดและใช้แรงและข้อจำกัด เครื่องมือเหล่านี้อนุญาตให้ผู้ใช้ส่งการวิเคราะห์ไปยัง NASTRAN และนำเข้าผลลัพธ์และแสดงผลแบบกราฟิก นอกจากความสามารถในการประมวลผลก่อนและหลังแล้ว ผู้จำหน่าย Nastran หลายรายยังได้รวมความสามารถที่ไม่เป็นเชิงเส้นขั้นสูงเพิ่มเติมเข้าไว้ในผลิตภัณฑ์ Nastran ของตนด้วย

ต่อไปนี้คือตัวเลือกซอฟต์แวร์ที่พัฒนาจากซอร์สโค้ดดั้งเดิมของ NASTRAN:

• เอ็มเอสซี นาสตราน
• NASTRAN-xMG (ถูกซื้อกิจการโดยMSC Software )
• NEi Nastran (เวอร์ชันสำหรับพีซี/ลินุกซ์ของซอร์สโค้ด NASTRAN ดั้งเดิม)
• NX Nastran (ถูกซื้อกิจการโดยSiemens Digital Industry Software และเปลี่ยนชื่อเป็นSimcenter Nastran)
• Nastran จัดจำหน่ายโดยมูลนิธิ Open Channel

MSC Nastran เป็นผลิตภัณฑ์ Nastran เชิงพาณิชย์ดั้งเดิมที่เริ่มต้นโดย ดร. Richard MacNeal และ Robert Schwendler ในปี 1963 MSC Nastran นิยมใช้สำหรับการวิเคราะห์โครงสร้าง ศาสตราจารย์ Caleb "Mac" McCormick ศาสตราจารย์จากสถาบันเทคโนโลยีแคลิฟอร์เนีย (Caltech) เป็นโปรแกรมเมอร์หลักของ MSC ที่ตระหนักว่าคณิตศาสตร์เมทริกซ์สามารถนำมาประยุกต์ใช้กับการวิเคราะห์โครงสร้างได้ แม้ว่าจะถูกนำไปใช้ในทุกอุตสาหกรรม แต่ก็ยังคงได้รับความนิยมอย่างมากในอุตสาหกรรมการบินและอวกาศและยานยนต์สำหรับการวิเคราะห์ความเค้นและความเครียดเชิงคำนวณของแบบจำลองโครงสร้างระดับส่วนประกอบและระบบ นับตั้งแต่ปี 1963 MSC Nastran ได้พัฒนาและขยายขีดความสามารถอย่างต่อเนื่องไปสู่การวิเคราะห์พลศาสตร์ พลศาสตร์ของโรเตอร์ แบบไม่เชิงเส้น ความร้อน แรงกระแทกสูงNVHการโต้ตอบระหว่างของเหลวและโครงสร้าง และการวิเคราะห์ความล้า ปัจจุบัน MSC Nastran สามารถทำงานร่วมกับMSC Marcและ LS-Dyna เพื่อให้โซลูชันการวิเคราะห์แบบบูรณาการที่ไม่เชิงเส้นสูง

NASTRAN-xMG สร้างขึ้นจากรหัสพื้นฐานเดียวกันกับซอฟต์แวร์ NASTRAN ดั้งเดิมที่สร้างโดย NASA ซึ่งรวมถึงสถาปัตยกรรม NASTRAN ดั้งเดิมและภาษา DMAP โดยให้ขนาดปัญหาไม่จำกัด เทคโนโลยีการแก้ปัญหาความเร็วสูง และตัวเลือกการวิเคราะห์โครงสร้างย่อย ผู้ก่อตั้งหลักของบริษัทคือ ดร. Richard H. MacNeal ^{[ 9 ]}

NEi Nastranเป็นโปรแกรมแก้ปัญหาการวิเคราะห์องค์ประกอบจำกัดแบบอเนกประสงค์ที่ใช้ในการวิเคราะห์ความเค้นเชิงเส้นและไม่เชิงเส้น พลศาสตร์ และลักษณะการถ่ายเทความร้อนของโครงสร้างและส่วนประกอบทางกล สามารถใช้งานได้บนแพลตฟอร์มต่างๆ รวมถึง Windows 32/64 บิต และ Linux ^{[ 10 ]} ซอฟต์แวร์นี้ถูกซื้อกิจการโดยAutodeskในเดือนพฤษภาคม 2014 ^{[ 11 ]}

NX Nastran เกิดขึ้นจากการดำเนินการของ FTC ต่อบริษัท MSC Corporation ในข้อหาการผูกขาดทางการค้า การประนีประนอมในคดีผูกขาดทางการค้าทำให้UGS สามารถซื้อลิขสิทธิ์แบบถาวรและไม่เสียค่าลิขสิทธิ์สำหรับซอร์สโค้ด MSC.Nastran 2001 ในปี 2003 ได้ UGS เดิมคือ แผนก UnigraphicsของEDS ความสามารถ ด้าน CAEของ Nastran ถูกเพิ่มเข้าไปในCAD และส่วนประกอบอื่นๆ ของ NX Unigraphics เพื่อสร้างชุดซอฟต์แวร์ การจัดการวงจรชีวิตผลิตภัณฑ์ EDS/UGS PLM Solutions สายผลิตภัณฑ์นี้ถูกซื้อกิจการโดยSIEMENSในปี 2007 และกลายเป็นSiemens Digital Industry Software

การซื้อดังกล่าวรวมถึงใบอนุญาตแบบถาวรทั่วโลก โดยไม่มีค่าลิขสิทธิ์ไม่ผูกขาด สำหรับโปรแกรมซอฟต์แวร์ MSC.Nastran v2001 ทรัพย์สินอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับซอฟต์แวร์ และลิขสิทธิ์และเครื่องหมายการค้า ทั้งหมด ที่ได้รับมาจากการเข้าซื้อกิจการ Universal Analytics Inc. และ Computerized Structural Analysis & Research Corp. ของ MSC ในปี 1999 ^{[ 12 ]}

Simcenter Nastran (NX Nastran) เป็นส่วนหนึ่งของ กลุ่มผลิตภัณฑ์ Simcenter ของ Siemens Digital Industry Software โดยเป็นหนึ่งในตัวแก้ปัญหาหลักภายในแอปพลิเคชัน Simcenter 3D CAE ของพวกเขา

ทั้งซอร์สโค้ดและไบนารีของ Nastran มีให้บริการจาก Open Channel Foundation โดยมีค่าธรรมเนียมใบอนุญาตรายปี ซึ่งเป็นส่วนหนึ่งของการแจกจ่าย NASA COSMIC Collection จาก National Technology Transfer Center และเผยแพร่ในเดือนมิถุนายน 2015 บนGitHub ^{[ 13 ]}

ความสำเร็จของ NASTRAN นำไปสู่การพัฒนาซอฟต์แวร์ไฟไนต์เอเลเมนต์อื่นๆ อีกมากมาย หนึ่งในซอฟต์แวร์ดังกล่าวคือ ASTROS ซึ่งขยายขีดความสามารถของ NASTRAN ให้ครอบคลุมถึงการเพิ่มประสิทธิภาพโครงสร้าง ปัจจุบัน ASTROS ได้รับการดูแลโดย Zona Technology, Inc. ^{[ 14 ]}

ปัจจุบันมีผลิตภัณฑ์ FEA ที่วางจำหน่ายในเชิงพาณิชย์มากมาย บางผลิตภัณฑ์สามารถอ่านรูปแบบข้อมูลอินพุต NASTRAN ได้ แม้ว่าจะไม่ได้ใช้ชื่อ NASTRAN ก็ตาม ผลิตภัณฑ์เหล่านี้จำนวนมากปรากฏอยู่ในรายการซอฟต์แวร์ไฟไนต์เอเลเมนต์ , CAEและFEA (ดูหมวดหมู่ด้านล่าง)

• รายชื่อซอฟต์แวร์ด้านวิศวกรรมการบินและอวกาศ