TOSCA STRUCTURE软件概述与功能介绍

Tosca Structure作为结构优化软件市场的领跑者，定位为基于行业标准有限元分析（Abaqus、ANSYS、MSC Nastran）的优化软件包。为帮助企业实现其制造组件及系统的轻量化、刚度强度保证及耐久性等优化目标而努力。Tosca Structure主要内容包括优化模块和图形用户界面。

一、优化模块

Tosca Structure现有拓扑优化、尺寸优化、形状优化、条纹优化和结果平滑等五个优化模块。

一）Tosca Structure.topology（拓扑优化模块）

拓扑优化是产品研发前期的首选工具。可以有效地为产品提供轻量化与刚度强化的概念设计。能够极大地所点开发周期。同时可以保证设计是完全基于现有的有限元模拟（包括载荷、边界条件和制造工艺约束等）基础上的。

二）Tosca Structure.sizing（尺寸优化模块）

产品的轻量化一直是企业设计的重要组成部分。在尺寸优化模块的帮助下，用户会最终确定钣金厚度与重量、刚度和固有频率之间的最佳关系。为了提高计算效率，尺寸优化模块中的优化模型可包含百万级的设计变量，同时可考虑多个复杂的载荷工况、刚度要求和制造工艺约束等联合作用的情况。

三）Tosca Structure.shape（形状优化模块）

形状优化模块主要针对的目标是已有设计中的具体细节。通过对给定的几何表面进行修改，而避免引起局部的材料失效，提高部件的耐久度。形状优化处理的模型中可以包含接触或大变形等非线性因素。

四）Tosca Structure.bead（条纹优化模块）

条纹优化可以帮助工程师通过自动布置条纹状加强筋，而改善金属钣金部件的力学性能。条纹优化模块可以处理复杂的几何外形，优化模型中可以施加实际的载荷作用，最终自动确定最优刚度和动态行为下的条纹布置的位置和方向。使用条纹优化，其优化求解计算控制在2-3次迭代内。

五）Tosca Structure.smooth（结果平滑模块）

在虚拟产品开发过程中，需要将优化结果返回到CAD系统中以完成该过程的闭环。结果平滑模块可以将优化结果输出到目前大多数的CAD开发系统中去。该模块可以从拓扑优化计算结果中得到材料分布的等势面，然后对该等势面进行平滑处理，最终得到的光滑优化表面，并可以以几种不同的数据格式输出。

二、图形用户界面

Tosca Structure是一个开放的优化解决平台，提供了一系列广泛的图形用户界面。使用这些直观的图形用户界面，方便定义和执行优化任务和工作流。Tosca Structure现有四个针对不同用户的操作界面。

一）Tosca Structure.gui

Tosca Structure软件自带的图形用户界面，其主要功能包括：

• 从有限元模型中输入节点和单元体系；

• 生成Tosca Structure所需的或者改进后的优化参数文件；

• 界面中的树形结构清晰显示标准优化任务工作流程和框架技术；

• 保证了各个模块间的任务数据传递功能；

• 数据与优化结果的输出。

二）Tosca ANSA™ environment(TAe)

Tosca_ANSA联合环境是基于ANSA软件的图形用户界面，其主要特点包括：

• 定义完整的优化工作流；

• 实现优化目标与制造工艺约束等定义的可视化；

• 通过简单直观的操作节省时间；

• 自动化地检查分析模型，生成优化结果。

三）Tosca Extension for ANSYS Workbench

Tosca Extension for ANSYS/WB是基于Workbench的界面，其主要特点包括：

• 通过交互式选择ANSYS模型，快速定义优化任务；

• 在ANSYS后处理中可查看优化结果；

• 与ANSYS Workbench完全整合，实现综合功能和直观的可用性。

四）ANSA

在ANSA中也可以导入Tosca Structure的优化任务文件（*.par），进行修改等操作。

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