tosca structure(结构优化软件)

　　TOSCA Structure 2016是一款来自国外免费的结构优化软件，主要由拓扑优化、尺寸优化、形状优化、条纹优化和结果平滑优化等五个优化模块组成，每一个模块适用于不同的产品模型，给工程设计人员带来了极大的便利，不仅如此，为了满足设计的需要，在此基础上还改进了Tosca Structure 的内部数据处理能力，需要的赶快试试看吧。

功能特点

　　1.稳定、快速的优化算法

　　2.能直接使用现有的模型

　　3.有效处理非常巨大型的模型

　　4.支持无限多的载荷工况

　　5.满足静态、动态耦合需求的全面优化

　　6.对非线性材料、接触和大变形的高保真优化

　　7.更少的物理试验和物理模型

　　8.在Tosca ANSA 环境下进行优化的前后处理

　　9.优化结果可视化（TOSCA Structure.view）

　　10.对已有IT资源的有效利用（office或html文档）

　　11.自动验证分析及直接传输数据到CAD系统

　　12.工业应用案例-风力发电机主机架

主要模块

　　TOSCAStructure软件由Topology，Shape，Bead，Smooth，Gui等几个主要的模块组成，以下将分别介绍上述模块的功能与特点。

　　TOSCA Strucutre.topology －拓扑优化模块

　　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准则。该设计原则是指确定基于载荷、位移边界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、刚度或频率约束等基础上是重量最轻或者成本最优的。TOSCA Structure.topology 能够在给定的可设计空间中，根据指定的所有加载和边界条件计算出一个最佳的设计方案，该方案即可作为一个设计初始样机，为后期详细设计打下基础。

　　TOSCA Structure.topology模块的功能特点：¾刚度不变前提下的体积最小化；¾体积不变前提下的刚度最大化； ¾频率满足设计要求的前提下体积最小化；¾体积不变前提下的第一频率最大化；¾具有处理多工况、多目标、多约束问题的能力；¾满足工艺加工要求；¾网格自适应优化技术；¾材料分布等势面的VRML, STL 或 FE表面网格划分输出；¾优化结果可以在TOSCA Structure.smooth 中进行进一步处理；

　　图2 Audi公司汽车联接臂的拓扑优化设计

　　TOSCA Structure.shape －形状优化模块

　　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修正和改进，直到达到要求的应力水平为止。该过程过去通常采用试算方法手工进行。但是TOSCA Strucutre.shape模块可以自动完成该改进过程。现存的需要改进的设计或者前面拓扑优化过程的结果的表面形状会在有限元分析结果的基础上进行不断的改进，直到达到要求的优化目标。

　　TOSCA Strucutre.shape 模块的功能特点：¾减小应力集中；¾改善结构耐久性；¾提高自然频率；¾满足工艺加工要求；

　　TOSCA Structure.bead －加强筋优化模块

　　TOSCA Structure.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加强筋优化以提高其刚度和自然频率或者降低噪音和振动。

　　TOSCA Structure.bead 模块的功能特点：¾提高结构刚度或自然频率；¾减振降噪；¾精确确定条纹的高度和宽度；¾计算结果清晰明确，能被精确制造；

　　TOSCA Strucutre.smooth －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。TOSCA Strucutre.smooth 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。TOSCA Strucutre.shape形状优化结果也可以以相同的格式被转化为CAD数据模型。

　　TOSCA Strucutre.smooth 模块的功能特点：¾拓扑优化结果的材料分布等势面计算；¾外形平滑化并简化CAD输出结果数据；¾输出为CAD系统的匹配文件格式；¾输出为快速3D可视化的VRML文件格式；¾输出为用作网格重新划分和分析的Patran neutral； ¾Tosca.shape形状优化结果输出及数据简化；

　　TOSCA Structure.gui －统一界面

　　TOSCA Structure.gui 是最优化设计中用来定义任务、开始运行以及后处理的直观用户图形界面。

　　TOSCA Structure.gui具有下面的特点：

　　¾独立的Java控件平台；

　　¾ 从有限元模型中输入节点和单元体系；

　　¾生成Tosca所需的新的或者改进后的优化参数文件；

　　¾树形结构保证了Tosca各种功能的快速工作流程和清晰显示；

　　¾ 定义标准优化任务的框架技术；

　　¾具有Tosca各个模块间的任务数据传递功能；

　　¾ 向不同的后处理器输出结果；