一、應用領域

TOSCA軟件是國際上處于領先地位的結構優化設計軟件，目前已廣泛應用于汽車、航空、機械制造、加工工業等眾多領域。

TOSCA可以對具有任意載荷工況的有限元模型，進行拓撲、形狀、條紋、尺寸等類型單獨或組合的優化計算，同時還支持幾何、接觸、材料非線性、疲勞特性等優化。

二、TOSCA特點

--接口豐富、支持對多種結構有限元模型的優化：

? 支持 ABAQUS、 ANSYS、 MSC.Nastran、I-DEAS、MSC.Marc和PERMAS等有限元求解器

--拓撲優化(TOSCA.Structure-Topo)：在給定的設計空間內，根據指定的所有加載和邊界條件計尋求最佳的材料分布，為后期詳細設計打下基礎。

? 能夠考慮強度要求實現拓撲優化

? 剛度不變前提下的體積最小化

? 體積不變前提下的剛度最大化

? 體積不變前提下的第一固頻最大化

? 滿足工藝要求和對稱條件

? 網格自動細化，避免棋盤格產生

--外形優化(TOSCA.Structure-Shape)：在應力分析基礎上，對結構的表面幾何形狀進行修正和改進，直到達到要求的應力水平為止的優化類型。

? 減小應力集中

? 能夠改善疲勞耐久性

? 提高自然頻率

? 滿足工藝要求和對稱條件

--條紋優化(TOSCA.Structure-Bead)：采用德國卡爾斯魯厄大學制造發展協會（IPEK） 開發的算法庫對金屬板結構進行條紋優化以提高其剛度和自然頻率或者降低噪音和振動。

? 提高彎曲剛度或自然頻率

? 減少噪音和振動

? 精確確定條紋的高度和寬度

? 計算結果清晰明確，能夠被精確制造

--尺寸優化(TOSCA.Structure-Sizing)：主要針對鈑金部件，在單元厚度方向進行調整，以達到相應的優化目標。

? 鈑金件的減薄減重

? 改善結構耐久性

? 提高自然頻率

? 滿足工藝要求和對稱條件

--多重工作環境：

? Tosca_ANSA 聯合環境

? Tosca Structure.gui圖形用戶界面

? Tosca Extension for ANSYS/Workbench的界面

--支持各種非線性類型：

? 材料非線性

? 幾何非線性

--考慮疲勞壽命：結構外形優化中考慮應變能密度、塑性應變、溫度變形導致的低周疲勞。

? 疲勞分析軟件接口：FEMFAT、FE-Safe、Falancs、nCode DesignLife、Femsite等

--全面考慮加工約束：

? 拔模、鑄造、沖壓、對稱、最大和最小結構尺寸、空洞控制約束等

--網格自動細化和光順：

? 拓撲優化中網格從粗到細自適應，提高優化效率

? 形狀優化中自動光順內部網格

TOSCA應用領域及特點.pdf