tosca功能及作用介绍

feya

1、软件简介

        TOSCA 是标准的无参结构优化系统。使用该软件可以对具有任意载荷情况的有限元模型进行拓扑、形状、条纹、尺寸优化。由于采用无参结构优化系统，不需要对模型参数化，因此减小了建模工作，而且结构的优化更具弹性。该软件的优化标准是建立在最优标准基础上的优化算法，过程快捷灵敏。Tosca软件由DS SIMULIA公司完成开发设计。目前，已有德国奥迪公司和宝马公司等众多工业企业采用Tosca作为产品虚拟开发软件。

2、软件功能
        Ø TOSCA内部有优秀的快速的、稳健的算法，使得优化迭代很快收敛。算法有OC算法、密度算法和数学规划算法（其中包括静态和动态）
        Ø Tosca进行结构优化的每一迭代过程均在外部求解器中进行求解，通过采用业界公认的MSC.Nastran,，MSC.Marc ，MSC.ADAMS，MSC.FATIGUE，ABAQUS， ANSYS， I-DEAS 和PERMAS 等众多标准求解器既保证了计算结果的高精度，又为客户避免了不必要的重复投资

        Ø Tosca 可以通过后处理输出CAD文件格式，其中包括stl格式和igs格式等，这样就可以实现新产品开发在CAD/CAE 系统中从概念到成品的闭环优化设计过程

        Ø 支持非线性，包括材料非线性、接触和大变形对于大变形、接触、材料非线性等这些非线性问题而言，如果按照线性问题来处理，其优化的结果和真实情况会出现相当大的差别，甚至会出现相反的结果，也就是说，对于非线性问题，在优化的时候必须采用非线性的优化方法才能更加接近真实状况，优化的结果才更可靠和最优。
        Ø 网格自适应功能，提高求解效率

        Ø 可以进行基于疲劳的优化问题，提高产品的寿命

        Ø 可以定义加工工艺约束，其中可以进行密封性约束、冲压、铸造、拔模、锻造、对称性约束等。

        Ø 支持并行计算求解Tosca支持调用多个处理器来进行并行计算求解，包括调用多个cpu进行求解器求解、多个求解器进行优化、多个求解器进行结果平滑处理等。

        Ø 支持多工况优化分析一般而言，只要有限元求解器支持的工况Tosca也都支持，并且对工况数目没有限制，理论上可以有无限多个工况。

        Ø 支持多目标优化分析Tosca提供两种方式对多目标进行处理：加权和法：Min        或者：Min（Max（两种方式优化结果不一样，并且都基于Sensitivity算法。

        Ø Tosca Fluid流体优化Tosca Fluid大多数应用在管流问题中。通过初始设计空间，Tosca Fluid自动进行管流的优化设计。通过CFD求解器，显著减少压降或者得到稳流。运用Tosca Fluid好处：
        1) 运用现有技术和模型，快速得到回报
        2) 通过自动布局和广泛整合大幅提高效率
        3) 更短的开发时间

3、软件功能模块
       --Tosca.gui——Tosca软件的前处理模块
        Tosca.gui是非常容易使用的结构优化定义、前/后处理的用户图形界面程序。如图11所示Tosca.gui在优化流程图中附加在有限元分析的前后处理过程中。

        --Tosca.topology——Tosca软件的核心优化拓扑模块
        新产品开发过程中的第一步工作是定义概念阶段结构的设计原则。该设计原则是指确定基于载荷、先决条件以及可选设计空间内的一个设计解。该设计解在满足设计要求如强度、刚度或者频率目标等基础上是相对于重量或者成本最优。Tosca.topology保证了设计者或者CAE专家在产品的早期概念阶段了解设计要求相对于重量的最优解。没有承担载荷的面积被从设计空间中去除。新的设计具有结构里的最优流动。拓扑优化结果可以用来作为设计工程师的最终产品设计。

        --Tosca.shape——Tosca软件的形状优化功能模块
        概念设计阶段的下一阶段是设计的改进过程。在应力分析基础上，对结构的表面几何形状进行不断的修正和改进，直到达到要求的应力水平为止。该过程通常采用试错方法手工进行。但是Tosca.shape模块可以自动完成该改进过程。给定有限元模型的表面形状会在有限元结果的基础上进行不断的改进，直到达到要求的优化目标。开始模型采用已存需要改进的设计方案或者前面拓扑优化过程的结果。

        --Tosca.bead——Tosca条纹优化模块
        Tosca.bead 采用德国卡尔斯鲁厄大学制造发展协会（IPEK）开发的算法库对金属板结构进行条纹优化以提高其刚度和自然频率或者降低噪音和振动。

        --Tosca.sizing——Tosca尺寸优化模块
        尺寸功能主要的设计变量是壳单元的厚度，优化过程采用严格的灵敏度计算，CPU时间和迭代次数独立于设计变量的数量。设计变量可以应用传统的刚度、质量、和模态特征频率等。此功能可以应用于典型的工程优化任务，例如多个载荷时满足刚度要求下的质量最小化，或者给定质量下的特征频率最大化。

        --Tosca.smooth——结构形状光滑优化模块
        在虚拟产品开发过程中，需要将优化结果返回到CAD系统中完成产品设计过程的闭环。Tosca.smooth可以将优化结果输入到大多数的CAD系统中去。从拓扑优化结果中计算得到材料分布的等势面。然后，对该等势面进行光滑和数据削减处理。最终得到的光滑优化表面可以以几种不同的形式输出。形状优化结果可以以相同的格式转为表面模型。

        --Tosca.advanced——Tosca软件的高级功能
        选项针对更高水平的优化要求，Tosca.advanced提供了特殊的功能。对于Tosca.topology 模块，采用Tosca.advanced功能能够实现单元网格的自适应细分，具有不同优化目标的多优化域。对于Tosca.shape模块，Tosca.advanced 的主要功能有：
        1) 基于耐久性分析基础上的形状优化
        2) 接触应力均匀化处理的接触表面优化
        3) 具有不同优化目标的多重优化域
        4) 基于几何非线性分析基础上的优化过程
        5) 使用非线型材料的优化过程
        --Tosca-ansa——Tosca软件内嵌的ansa前后处理模块
        Tosca.gui不能可视化前后处理、优化进程，Tosca软件内嵌通用前后处理软件Beta cae systems模块Ansa，通过Tosca-ansa来实现可视化前后处理、优化进程功能。
        Tosca-ansa主要特点有：
        1) 优化任务交互式前处理
        2) GUI的可视化进行优化工作的开始和启动
        3) GUI的可视化获取后处理信息
        4) 优化结果自动验证
        5) 基于ANSA技术的用户图形界面

daijingan

多谢楼主，

lixue062

不错  就是有些图片不能放大 看着费劲！