TOSCA的案例
Tosca結構優化設計軟件簡介
德國FE-DESIGN公司是在數字化仿真和結構優化領域內從事軟件開發和技術支持創新性公司，其主打產品Tosca結構優化軟件系統目前在國際上處于領先地位，已被廣泛應用于汽車、航空、機械制造、加工工業等眾多領域，被眾多世界知名公司采用作為其進行產品虛擬開發的軟件工具，取得了良好的經濟效益，得到眾多客戶的一致好評。
Tosca是標準的無參結構優化系統，可以對具有任意載荷情況的有限元模型進行拓撲、外形和條紋優化。Tosca進行結構優化的每一迭代過程均在外部求解器中進行求解，通過采用業界認可的ABAQUS, ANSYS, I-DEAS, MSC.Nastran, MSC.Marc和PERMAS等眾多標準求解器既保證了計算結果的高精度，又為客戶避免了不必要的重復投資。通過Tosca內部各程序組件的相互作用可以完成新產品結構在CAD/CAE系統中從概念到成品的閉環優化設計過程。采用Tosca優化軟件能夠縮短產品開發周期，減輕您產品的重量，提高其剛度和耐久性，從而全面提高產品的競爭力，是進行產品設計開發的得力工具。
Tosca結構優化軟件系統由Tosca.topology，Tosca.shape，Tosca.bead，Tosca.smooth，Tosca.gui等幾個主要的模塊組成，下面分別介紹這幾個模塊的功能與特點。
Tosca.Topology——Tosca核心拓撲優化模塊
Tosca.topology 能夠在給定的可設計空間中，根據指定的所有加載和邊界條件計算出一個最佳的設計方案，該方案即可作為一個設計樣機，為后期詳細設計過程打下基礎。
展開 tosca功能及作用介紹
--Tosca.advanced——Tosca軟件的高級功能
選項針對更高水平的優化要求，Tosca.advanced tigong了特殊的功能。對于Tosca.topology 模塊，采用Tosca.advanced功能能夠實現單元網格的自適應細分，具有不同優化目標的多優化域。對于Tosca.shape模塊，Tosca.advanced 的主要功能有：
1) 基于耐久性分析基礎上的形狀優化
2) 接觸應力均勻化處理的接觸表面優化
3) 具有不同優化目標的多重優化域
4) 基于幾何非線性分析基礎上的優化過程
5) 使用非線型材料的優化過程
--Tosca-ansa——Tosca軟件內嵌的ansa前后處理模塊
Tosca.gui不能可視化前后處理、優化進程，Tosca軟件內嵌通用前后處理軟件Beta cae systems模塊Ansa，通過Tosca-ansa來實現可視化前后處理、優化進程功能。
Tosca-ansa主要特點有：
1) 優化任務交互式前處理
2) GUI的可視化進行優化工作的開始和啟動
3) GUI的可視化獲取后處理信息
4) 優化結果自動驗證
5) 基于ANSA技術的用戶圖形界面
TOSCA功能及作用介紹.pdf
展開 Tosca結構優化設計軟件簡介
德國FE-DESIGN公司是在數字化仿真和結構優化領域內從事軟件開發和技術支持創新性公司，其主打產品Tosca結構優化軟件系統目前在國際上處于領先地位，已被廣泛應用于汽車、航空、機械制造、加工工業等眾多領域，被眾多世界知名公司采用作為其進行產品虛擬開發的軟件工具，取得了良好的經濟效益，得到眾多客戶的一致好評。
Tosca是標準的無參結構優化系統，可以對具有任意載荷情況的有限元模型進行拓撲、外形和條紋優化。Tosca進行結構優化的每一迭代過程均在外部求解器中進行求解，通過采用業界認可的ABAQUS, ANSYS, I-DEAS, MSC.Nastran, MSC.Marc和PERMAS等眾多標準求解器既保證了計算結果的高精度，又為客戶避免了不必要的重復投資。通過Tosca內部各程序組件的相互作用可以完成新產品結構在CAD/CAE系統中從概念到成品的閉環優化設計過程。采用Tosca優化軟件能夠縮短產品開發周期，減輕您產品的重量，提高其剛度和耐久性，從而全面提高產品的競爭力，是進行產品設計開發的得力工具。
Tosca結構優化軟件系統由Tosca.topology，Tosca.shape，Tosca.bead，Tosca.smooth，Tosca.gui等幾個主要的模塊組成，下面分別介紹這幾個模塊的功能與特點。
Tosca.Topology——Tosca核心拓撲優化模塊
Tosca.topology 能夠在給定的可設計空間中，根據指定的所有加載和邊界條件計算出一個最佳的設計方案，該方案即可作為一個設計樣機，為后期詳細設計過程打下基礎。
展開 Tosca GUI形狀優化教程
? 流程：
1、啟動Tosca Structure前處理器：Tosca Structure.pre | Tree
2、輸入文件：Tosca Structure.pre | FEM_INPUT
3、定義集合（僅Nastran用戶）：Tosca Structure.pre | GROUP_DEF |Read Nastran Set
4、設計區域：Tosca Structure.pre | DV_SHAPE
5、設計變量約束：Tosca Structure.pre | DVCON_SHAPE |Check_DOF
6、設計響應：Tosca Structure.pre | DRESP | Add LC
7、目標函數：Tosca Structure.pre | OBJ_FUNC | Minmax
8、網格光滑：Tosca Structure.pre | MESH_SMOOTH
9、定義優化任務：Tosca Structure.pre | OPTIMIZE
10、全局停止條件：Tosca Structure.pre | STOP
11、保存Tosca結構參數文件：Tosca Structure.pre | FILE |Save As
? 檢查輸入：
12、設置測試優化：Tosca Structure.pre | TEST_SHAPE
13、運行測試優化：Start Tosca Structure | test1 |Start TOSCA
14、查看測試結果：Tosca Structure.report | Generate Report
? 啟動優化：
15、運行Tosca結構優化：Start Tosca Structure | all |Start TOSCA
? 后處理
16、生成結果位移文件：Structure.report | Generate
展開 
TOSCA STRUCTURE概述
（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，快速定義優化任務；
? 在ANSYS后處理中可查看優化結果；
? 與ANSYS Workbench完全整合，實現綜合功能和直觀的可用性。
（四）ANSA
在ANSA中也可以導入Tosca Structure的優化任務文件（*.par），進行修改等操作。
TOSCA STRUCTURE概述.pdf
展開 Tosca拓撲結構優化的詳細步驟
本文以一個控制臂為例，詳細介紹了TOSCA結構拓撲優化的步驟。
前處理
(1)運行tosca 結構前處理器：Tosca Structure.pre | Tree
（2） 加載模型輸入文件：Tosca Structure.pre | FEM_INPUT
（3） 定義設計區域：Tosca Structure.pre | DV_TOPO
（4） 定義優化的約束：Tosca Structure.pre | DVCON_TOPO | Cast
（5） 定義需提取的結構響應：Tosca Structure.pre | DRESP
（6） 定義優化的目標函數：Tosca Structure.pre | OBJ_FUNC | Minimize
（7） 指定約束（這里指定體積不超過原始體積的70%）：Tosca Structure.pre | CONSTRAINT
（8） 定義優化任務：Tosca Structure.pre | OPTIMIZE
（9） 保存TOSCA結構參數文件：Tosca Structure.pre | FILE |Save As
運行優化（10） 運行TOSCA優化：Start Tosca Structure |Start TOSCA
后處理（11） 生成結果報告文件：Tosca Structure.report | Generate Report
拓撲結構優化的詳細步驟.pdf
展開 TOSCA-ANSA 環境優化的優點
TOSCA-ANSA 環境優化的優點
Tosca.gui不方便進行可視化前后處理、優化進程，如果想快捷進行組定義及設置優化任務，并可視化優化進程，該怎么辦？運用Tosca-ansa模塊就可以輕松實現上述功能。
Tosca軟件內嵌通用前后處理軟件Beta cae systems模塊Ansa，通過Tosca-ansa可實現可視化前后處理、優化進程功能。
Tosca-ansa主要特點有：
1) 優化任務交互式前處理
2) GUI的可視化進行優化工作的開始和啟動
3) GUI的可視化獲取后處理信息
4) 優化結果自動驗證
5) 基于ANSA技術的用戶圖形界面
形狀優化允許對現有設計的特定細節進行改進，通過形狀優化一個給定模型的表面幾何形狀被自動修改，從而避免材料失效，提高耐用性或舒適性。下面通過一個簡單的形狀優化例子，來說明Tosca-ansa的優點，圖1給出了tosca ansa環境界面。
圖1 Tosca ansa 環境界面
通過連桿的最大應力的降低來展示TOSCAANSA 環境下的形狀優化。
優化目標：
最小化連桿中最大應力；
優化約束：
固定連桿小孔內表面節點；
圖2 Tosca ansa 環境下形狀優化流程
Tosca ansa 環境下形狀優化分析流程有以下幾個步驟，如圖2所示。
步驟1：定義優化類型
步驟2：選擇求解器
步驟3：加載模型文件
步驟4：定義網格平滑區域
步驟5：定義節點設計域
步驟6：定義約束
步驟7：定義目標函數
步驟8：查看優化結果
通過優化過程，我們可以看到：應用強大的Tosca-ansa可以快捷進行組定義及設置優化任務，并可視化優化進程。
展開 ANSA-TOSCA環境下的形狀優化
A N S A-TOSCA環境下的形狀優化
對比Tosca GUI，ANSA-TOSCA環境中的幾何信息幫助用戶定義優化任務，例如交互式組選擇定義和其他操作。ANSA-TOSCA環境中進行優化其流程為：使用Tosca ansa環境啟動，并在Tosca ansa環境中使用初始有限元模型和定義優化任務。優化結果創建后處理模型或者驗證模型。處理后的優化結果可以保存為適當的CAD格式。
本文為大家簡單介紹在ANSA-TOSCA環境下，進行SHAPE優化的算例。以便大家了解ANSA-TOSCA環境的優點。
在確認安裝無誤的情況下，啟動ansa_tosca64.bat。接下來就是形狀優化（shape），整體的流程與使用TOSCA-GUI是基本相同的。
第二步：定義優化類型和求解器。
第三步：加載模型文件，可以在此點擊右鍵，進行文件類型的編輯，圖中選擇的是ABAQUS求解器。
第四步：定義設計區域，指定對那些node、element進行優化。此處運用了交互式組選擇定義。
第五步：定義平滑區域，指定需要平滑處理的單元。同第四步ANSA-TOSCA特有功能。
第六步：定義約束
第七步：定義目標函數
第八步：定義優化任務
從上面可以看到，ANSA-TOSCA環境下模型導入、可視化、交互式操作、優化設置等比起TOSCA-GUI要清楚的多，而且更加快捷。
展開 Tosca三種優化方法簡介
1、Tosca簡介
TOSCA 是國際領先的結構拓撲形狀優化軟件，由德國 Fe-design 公司開發，現已被達索公司收購，迄今為止已被廣泛應用于汽車、航空、機械制造、加工工業等眾多領域，是奧迪、寶馬等世界知名公司進行產品虛擬開發的首選優化工具。 其中，TOSCA Structure 是標準的無參結構優化統，可以對具有任意載荷工況的有限元模型進行拓撲、形狀和條紋優化；
采用Tosca進行的結構優化是一個重復迭代過程。每一重復過程中元件的結構響應在外部求解器中進行求解。Tosca采用的外部求解器為工業認可的標準求解器，既保證了計算結果的高精度，又避免了不必要的重復投資，而且用戶可以在自己熟悉的求解器環境和前后處理環境下工作，而不用培訓來熟悉另外一個新的求解器。在優化過程中，可以直接使用已經存在的有限元模型，通過 Tosca 內部各程序的相互作用完成了結構在CAD系統中從概念到最優形狀的優化設計閉環過程。
Tosca中主要的三種優化方法為拓撲優化、形狀優化和條紋優化，關于這些方法的具體介紹如下：
2、Tosca.topology——拓撲優化模塊
新產品開發過程中的第一步工作是定義概念階段結構的設計原則。該設計原則是指確定基于載荷、先決條件以及可選設計空間內的一個設計解,該設計解在滿足設計要求如強度、剛度或者頻率目標等基礎上是相對于重量或者成本最優。TOSCA.Topology保證了設計者或者CAE專家在產品的早期概念階段了解設計要求相對于重量的最優解,沒有承擔載荷的面積被從設計空間中去除,新的設計具有結構里的最優流動。拓撲優化結果可以用來作為設計工程師的最終產品設計。
展開 『分享』TOSCA V6.0（最新版）幫助文檔（英文版）
TOSCA6.0（最新版）幫助文檔（英文版），與大家分享
tosca_v60.part01.rar
tosca_v60.part02.rar
tosca_v60.part03.rar
tosca_v60.part04.rar
tosca_v60.part05.rar
tosca_v60.part06.rar
tosca_v60.part07.rar
tosca_v60.part08.rar
Abaqus、Tosca和Fe-safe聯合仿真進行疲勞優化
fe-safe_cl-pC:\Users\zw\Desktop\tosca_fe-safej=refreshb=./last_run.stlxo=fatigueResult.odb-w
注意stlx文件中輸入輸出文件的路徑，*.ldf（載荷定義文件）采用絕對路徑，*odb采用相對路徑，否則Tosca在優化過程中會提示找不到*.ldf文件。
圖5路徑設置
2.3TOSCA模型
TOSCA中設置如下，選擇2.2中寫好的*.stlx文件，將Damage作為響應，優化時設置FE-SAFE為求解器。
圖5TOSCA設置過程
FE-SAFE疲勞分析可以采用腳本（Batchfile）宏(Macrofile)兩種方式，TOSCA中需要進行相應的配置。配置文件tosca.cfg在路徑.\Tosca\2017\win_b64\SMATsoResources\config中，該文件是PYTHON寫的，若選擇腳本形式（*.stlx），只需要在#defaultfe-safecommandlineusingmacrolife下一行前加入#即可。
圖6Tosca.cfg文件修改
TOSCA批處理命令如下，若不能運行，則需要在windows環境變量中添加path路徑。
展開 
TOSCA應用領域及特點
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。
展開 TOSCA資料
結構優化軟件TOSCA Structure與MSC.Nastran聯合仿真優化（軟件內部教程）
全書共6個章節，6章節內容分別為“概述”、“TOSCA Structure結構優化理論知識”、“基于控制算法的TOSCA Structure拓撲優化實例”、“基于敏度算法的TOSCA Structure拓撲優化實例”、“TOSCA Structure形狀優化實例”和“TOSCA Structure加強筋優化實例”。書中采用經典的22個實例操作，采用step by step的方式，詳細介紹了TOSCA Structure軟件使用方法和理論知識，針對具體的工程問題也有指導意義。軟件操作同樣對Ansys和Abaqus等具有參考價值。
預購者請聯系longkai1978@163.com。
展開 tosca如何實現多處理器運行
應用TOSCA對模型進行優化的時候（求解器以ABAQUS為例），在默認狀態下，abaqus計算時調用一個CPU，應用TOSCA進行優化處理時也是調用單核進行處理。隨著電腦硬件性能增強，模型規模更大，僅僅單核運行優化計算分析速度慢，不能滿足要求，這就要求我們進行多核并行計算。
其中abaqus調用多核進行計算設置，可以參照下述方法進行。
在tosca安裝路徑D:\SIMULIA\ToscaStructure\8.1.0\bin下找到文件tosca_ctrl.cfg對其進行編輯，如果需要調用4核進行計算，只要進行如下修改即可。
同時在應用TOSCA中topo sensitivity進行優化計算時候，也可以如下設置，使TOSCA調用多核進行分析。
tosca如何實現多處理器運行.pdf
展開 Tosca v5.0用戶手冊下載（英文版）第1包
Tosca 用戶手冊（英文版）共9壓縮包1
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TOSCATOSCA FLUIDTOSCA2019 tosca configuration error: the tosca installation was either not specified or incorrectly specified. please refer to the tosca installation guide on how to set up toscatosca configuration error: the tosca installation was either not specified or incorrectly specified. please refer to the tosca installation guide on how to set up tosca.tosca configuration error: the tosca installation was either not specified or incorrectly specified. please refer to the tosca installation guide on how to set up tosca.原因：安裝**** error in tosca for abaqus - module ///"tosca for abaqus.fem_modif///" ******** error in tosca for abaqus - module \\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\"tosca for abaqus.fem_modif\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\\" ******** error in tosca for abaqus - module "tosca for abaqus.fem_modif" ****
