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TOSCA Structure是一款專業(yè)強大的結構優(yōu)化軟件,軟件基于穩(wěn)定、快速的優(yōu)化算法,可以方便工程師對現(xiàn)有的模型進行優(yōu)化,并擁有拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、條紋優(yōu)化和結果平滑優(yōu)化等模塊,每個模塊適用于不同的產(chǎn)品模型,新版本還改進了Tosca Structure 的內(nèi)部數(shù)據(jù)處理能力。
一、優(yōu)化模塊
Tosca Structure現(xiàn)有拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、條紋優(yōu)化和結果平滑等五個優(yōu)化模塊。
(一)Tosca Structure.topology(拓撲優(yōu)化模塊)
拓撲優(yōu)化是產(chǎn)品研發(fā)前期的首選工具??梢杂行У貫楫a(chǎn)品提供輕量化與剛度強化的概念設計。能夠極大地所點開發(fā)周期。同時可以保證設計是完全基于現(xiàn)有的有限元模擬(包括載荷、邊界條件和制造工藝約束等)基礎上的。
(二)Tosca Structure.sizing(尺寸優(yōu)化模塊)
產(chǎn)品的輕量化一直是企業(yè)設計的重要組成部分。在尺寸優(yōu)化模塊的幫助下,用戶會最終確定鈑金厚度與重量、剛度和固有頻率之間的最佳關系。為了提高計算效率,尺寸優(yōu)化模塊中的優(yōu)化模型可包含百萬級的設計變量,同時可考慮多個復雜的載荷工況、剛度要求和制造工藝約束等聯(lián)合作用的情況。
(三)Tosca Structure.shape(形狀優(yōu)化模塊)
形狀優(yōu)化模塊主要針對的目標是已有設計中的具體細節(jié)。通過對給定的幾何表面進行修改,而避免引起局部的材料失效,提高部件的耐久度。形狀優(yōu)化處理的模型中可以包含接觸或大變形等非線性因素。
(四)Tosca Structure.bead(條紋優(yōu)化模塊)
條紋優(yōu)化可以幫助工程師通過自動布置條紋狀加強筋,而改善金屬鈑金部件的力學性能。條紋優(yōu)化模塊可以處理復雜的幾何外形,優(yōu)化模型中可以施加實際的載荷作用,最終自動確定最優(yōu)剛度和動態(tài)行為下的條紋布置的位置和方向。使用條紋優(yōu)化,其優(yōu)化求解計算控制在2-3次迭代內(nèi)。
(五)Tosca Structure.smooth(結果平滑模塊)
在虛擬產(chǎn)品開發(fā)過程中,需要將優(yōu)化結果返回到CAD系統(tǒng)中以完成該過程的閉環(huán)。結果平滑模塊可以將優(yōu)化結果輸出到目前大多數(shù)的CAD開發(fā)系統(tǒng)中去。該模塊可以從拓撲優(yōu)化計算結果中得到材料分布的等勢面,然后對該等勢面進行平滑處理,最終得到的光滑優(yōu)化表面,并可以以幾種不同的數(shù)據(jù)格式輸出。
二、圖形用戶界面
Tosca Structure是一個開放的優(yōu)化解決平臺,提供了一系列廣泛的圖形用戶界面。使用這些直觀的圖形用戶界面,方便定義和執(zhí)行優(yōu)化任務和工作流。Tosca Structure現(xiàn)有四個針對不同用戶的操作界面。
(一)Tosca Structure.gui
Tosca Structure軟件自帶的圖形用戶界面,其主要功能包括:
• 從有限元模型中輸入節(jié)點和單元體系;
• 生成Tosca Structure所需的或者改進后的優(yōu)化參數(shù)文件;
• 界面中的樹形結構清晰顯示標準優(yōu)化任務工作流程和框架技術;
• 保證了各個模塊間的任務數(shù)據(jù)傳遞功能;
• 數(shù)據(jù)與優(yōu)化結果的輸出。
(二)Tosca ANSA
environment(TAe)
Tosca_ANSA聯(lián)合環(huán)境是基于ANSA軟件的圖形用戶界面,其主要特點包括:
• 定義完整的優(yōu)化工作流;
• 實現(xiàn)優(yōu)化目標與制造工藝約束等定義的可視化;
• 通過簡單直觀的操作節(jié)省時間;
• 自動化地檢查分析模型,生成優(yōu)化結果。
(三)Tosca Extension for ANSYS Workbench
Tosca Extension for ANSYS/WB是基于Workbench的界面,其主要特點包括:
• 通過交互式選擇ANSYS模型,快速定義優(yōu)化任務;
• 在ANSYS后處理中可查看優(yōu)化結果;
• 與ANSYS Workbench完全整合,實現(xiàn)綜合功能和直觀的可用性。
(四)ANSA
在ANSA中也可以導入Tosca Structure的優(yōu)化任務文件(*.par),進行修改等操作。
1.穩(wěn)定、快速的優(yōu)化算法
2.能直接使用現(xiàn)有的模型
3.有效處理非常巨大型的模型
4.支持無限多的載荷工況
5.滿足靜態(tài)、動態(tài)耦合需求的全面優(yōu)化
6.對非線性材料、接觸和大變形的高保真優(yōu)化
7.更少的物理試驗和物理模型
8.在Tosca ANSA 環(huán)境下進行優(yōu)化的前后處理
9.優(yōu)化結果可視化(TOSCA Structure.view)
10.對已有IT資源的有效利用(office或html文檔)
11.自動驗證分析及直接傳輸數(shù)據(jù)到CAD系統(tǒng)
12.工業(yè)應用案例-風力發(fā)電機主機架
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