技术特色

★ 开放架构、支持各种CAD/CAE接口：

◎ 有限元求解器：ABAQUS, ANSYS, MSC.Nastran, I-DEAS, MSC.Marc和PERMAS等求解器

◎ 前后处理器：ABAQUS/Viewer, ANSYS, MEDINA, FEMAP, I-DEAS, MSC.Patran等前后处理器

◎ CAD: 包括stl格式和igs格式等

◎ 全面支持非线性分析：包括材料非线性、几何非线性以及边界条件非线性

◎ 考虑接触：对优化区域边界的外部及附近区域进行接触定义

◎ 考虑加工、工艺约束：包括拔模、铸造、冲压、对称等约束等

◎ 网格自适应，优化过程对载荷和约束条件没有数量限制

◎ 支持并行计算求解,及Unix、Linux和NT操作系统

    

★ 结构拓扑优化(TOSCA.Structure-Topology)：在给定的设计空间内，根据指定的所有加载和边界条件计寻求最佳的材料分布,为后期详细设计打下基础。

◎ 先进的网格自适应优化技术

◎ 刚度不变前提下的体积最小化；

◎ 体积不变前提下的刚度最大化；

◎ 体积不变前提下的第一固频最大化；

◎ 满足工艺要求和对称条件；

★ 结构外形优化(TOSCA.Structure-Shape)：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

◎ 减小应力集中；

◎ 改善结构耐久性；

◎ 提高自然频率；

◎ 满足工艺要求和对称条件；

★  加强筋优化(TOSCA.Structure-Bead)：采用德国卡尔斯鲁厄大学制造发展协会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

◎ 提高弯曲刚度或自然频率；

◎ 减少噪音和振动；

◎ 精确确定条纹的高度和宽度；

◎ 计算结果清晰明确，能够被精确制造。

★ 结构平滑(TOSCA.Structure-Smooth)：将优化后的材料分布进行平滑，输出为CAD及多种中间格式（如：IGES,STL, FE表面网格、VRML, Patran Neutral)格式。

★ 流道形状优化（TOSCA.Fluid):对各种流道的形状进行优化，在满足装配等约束下，降低进出口流道的压降,可用于发动机、空调管道的形状优化。

成功案例

轮毂累疲劳特性和减重优化（宝马汽车）

通过TOSCA调用ABAQUS结构分析和FEMFAT疲劳分析软件，优化低应力区的疲劳特性和高应力塑性区的变形。经过大约5次优化，令悬挂臂安装部分的壁厚以1～2mm为单位变化，得到了在将重量减轻约1.6%的 同时，使累积损伤度降低了60％。另外还将塑性变形减轻了9％。宝马公司还把疲劳特性及塑性变形的性能提高部分充分转化为重量的降低。

    

制动盘结构形状优化（TRW汽车）

通过TOSCA调用多种FEM结构分析程序和疲劳耐久分析软件，实现一个新的前轴车轮制动盘的概念设计，实现了制动盘结构轻量化、小型化、低噪音、高可靠性的要求。

    

高速铣床结构件轻量化设计（德国Heidenreich&Harbeck）

德国Heidenreich&Harbeck公司应用TOSCA拓扑优化对高速铣床结构件进行轻量化设计，最终使变形减少65％，重量减少15%，结构设计时间减少到32%，计算时间减少到22％。

    

发动机中冷器进气管流道优化（欧宝汽车）

 TOSCA Fluid通过消除现有设计方案中的回流区，降低了20%的压力损失，实现了显著的性能改进；同时总体积变化小于3％，使得新的设计方案完全适合发动机的工艺装配要求。

    

风力机组支撑结构拓扑优化

随着风力机组功率和几何尺寸的增加，其结构支撑件的刚度和强度设计对于运行安全性和可靠性至关重要。在给定的载荷和几何空间条件下，通过TOSCA进行拓扑优化，在满足结构刚度，耐久性和频率要求的前提下，有效第降低了重量，并为CAD的详细设计提供了初步设计方案。