TOSCA—结构优化 - 360文档中心

树优公司-TOSCA-结构形状优化培训教程-1

• Each surface node may be displaced • The optimization displacement direction is determined based upon the components
geometry • The signed absolute optimization displacement amount is determined by the
Stress reduction of 25 % required!
2012/5/19
Possible Solutions:
(1) Parameter free shape optimization using TOSCA Structure
(2) Change of the Radius of the contour
5
4 LLooaaddcacsea2se 1
LoadLcoaadscaese21
3
2
1
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 Node Position (Theta = [0? 90癩)
Optimized Design
2012/5/19
• 公司成员大多具有长期的工程经验，是中国最专业的工程设计优化团队之一。
总部位于北京高科技园区，在西安、武汉和香港设有分支机构。
北京树优信息技术有限公司
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2
设计、仿真和优化完整解决方案
多学科优化、试验设计结构拓扑形状优化流场网格变形优化
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Optimization displacement direction

TOSCA介绍

© FE-DESIGN GmbH www.fe-design.de 1 - 19
Tosca.Topology——拓扑优化模块
Tosca.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样机，为后期详细设计过程打下基础。
可设计空间
减少材料、减轻重量较少试制样机数量
拓扑优化结果
大大缩短新产品开发时间
节约开发、制造成本，提高竞争力
成品
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TOSCA软件形状优化模块采用无参数形状定义技术，即无需预定义形状变量，自动寻找满足约束条件下的最优形状。同时采用对称约束、网格平滑技术以保证优化结构的工程可行性。
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拓扑优化理论介绍基于敏度信息的优化求解算法具有稳健性优点。而不基于敏度信息的优化求解算法则适用于针对各种不同分析类型。在 TOSCA6.0版本中，大致分为controller 算法（不基于敏度）和sensitivity算法（基于敏度）两类。 TOSCA敏度算法基于瑞典数学家Svanberg提出的移动近似法 (method of moving asymptoes,MMA)，MMA算法被公认为是目前拓扑优化中最稳健、通用的算法之一。在TOSCA中，基于敏度信息的优化求解算法还包括优化准则法(Optimiztion Criteria, OC)，该算法针对单约束问题具有更高的求解效率。 TOSCA控制算法不基于敏度信息，可针对包括几何非线性、接触非线性等问题进行优化，是目前唯一能处理非线性拓扑优化问题的通用型软件。

tosca优化资料

图 3 有限元模型导入第三步，设定优化区域。可以设定已有的单元群组，同时也可生成新的群组。
图 4 有限元模型导入
第四步，设定优化目标，同时设定约束条件。
图 5 设定优化目标完成了以上步骤之后，可以说就完成了一个简单的优化任务的基本组成设定。可以点击 Finish 结束，同时如果有更多的需求，可以继续完成向导中的设置。第五步，设定冻结区域。
Tosca—ansys 篇..............................................................................................................64 Tosca 集成 Ansys 教程..............................................................................................64
图 6 冻结区域设定第六步，设定制造加工工艺约束。
图 7 加工工艺设定
第七步，优化任务的综述。
图 8 优化任务综述以上，就完成了 TOSCA.wizard 的用户向导。
Tosca 并行计算中的设置问题
TOSCA 具有并行计算与多处理器求解的功并行设置为了实现并行计算的功能，需要进行相应的设置。打开 TOSCA 安装目录“\SIMULIA\Tosca8.0\bin” 里面的一个 tosca_ctrl.cfg 配置文件，使用文本格式打开后搜索相应的求解器，里面可以设置多种求解器的设置。此处假如设置的求解器是 abaqus，设置如下语句：${fe_solver_exe} = ""；引号内输入添加求解器命令，如下图所示：
Tosca 基础篇：

tosca structure拓扑方法

tosca structure拓扑方法
TOSCA Structure是一款标准无参结构优化系统，可以对具有任意载荷工
况的有限元模型进行拓扑、形状和加强筋优化。

在优化过程中，可以直接使用已经存在的有限元模型。

TOSCA Structure的拓扑方法主要包括以下步骤：
1. 确定优化目标和约束条件：根据实际需求，确定优化目标，如刚度最大化、质量最小化等，并设置相应的约束条件，如体积比、最大/最小厚度等。

2. 建立有限元模型：根据实际结构，建立相应的有限元模型，包括几何模型、材料属性、边界条件等。

3. 定义设计变量：选择需要优化的设计变量，如节点坐标、截面尺寸等。

4. 确定优化算法：根据实际情况，选择合适的优化算法，如遗传算法、粒子群算法等。

5. 运行优化：将以上信息输入TOSCA Structure中，运行优化程序，得到
最优解。

6. 结果分析：对最优解进行详细的分析，如应力分布、应变分布等，并根据分析结果进行结构优化设计。

总之，TOSCA Structure的拓扑方法是一种高效、精确的结构优化方法，可以帮助工程师快速找到最优的结构设计方案。

结构优化设计流程拓扑应用技术培训预约邀请信

结构优化设计流程（拓扑）应用技术培训预约邀请信尊敬女士/先生:诚邀您参加Kingswell-CAEDA技术支持中心近期举办的“结构优化设计流程（拓扑）应用技术培训班”，本次培训主要讲述德国拓扑优化软件TOSCA+n/Nastran进行拓扑优化在概念设计阶段中的应用。

目前国际上许多工程专家和设计人员认识到，在产品设计中的概念设计阶段，是对产品的最终性能影响最大的阶段，但同时又是综合花费又最低的阶段，因此对概念设计阶段的“优化”显得特别重要，目前利用拓扑优化方法进行产品优化，已经得到许多企业的成功应用。

先进的拓扑优化软件TOSCA在产品概念设计开发阶段对产品进行了拓扑最优化处理，同时结合有限元FEA软件进行分析,可以使得产品的最终性能达到最优化，大大的降低了产品开发的费用，缩短产品开发周期，增强了竞争力。

培训目标:此次培训目的是让学员了解拓扑优化的概念和具体实现方法,掌握利用TOSCA+NASTRAN软件对产品进行拓扑优化设计的整个流程，最终让大家能在具体的工作中通过拓扑优化设计实现产品性能的最优化。

培训内容:拓扑优化的概念与实现，拓扑优化限制条件，拓扑优化后处理(平滑化)，与有限元接口，与CAD接口，以上有各种例子练习。

培训时间:2007年Q1（周六），9：00-17：00地点:北京，CAEDA培训教室（具体确认后通知）费用:600/人提供午餐和教材，请自带笔记本电脑联网做练习用报名办法：请用EMAIL发至: ,发传真至:010-6847 7947（赵女士），我们将与你们再次确认，为保证培训辅导效果，人数限定在10人以内。

如报名确认后而不能如期参加，请尽早通知，以免影响日后参加的机会。

参加对象：本次培训面向从事结构优化设计的相关人员，有结构FEA软件基础知识者即可。

有关德国TOSCA软件背景技术介绍，请登陆：.cn。

**请将以下表格传真回，手机：单位名称：_________________________________________________________________ 本单位希望预约参加近期一天的“TOSCA+NASTRAN/PATRAN拓扑优化培训”联络电话：________________，传真号码：________________，参加人数：_______ 姓名：_________________，职位：________________，Email：__________________ 姓名：_________________，姓名：________________对培训还有什么建议请提出：。

利用TOSCA对某型号叉车支承板优化实例

”
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等几个模块组成
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图2பைடு நூலகம்
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C A D ／C A M 与制造业信息化
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栏目主持：黎艳投稿信箱： Li y @ i c a d
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首先对本单位某型号叉车的支承板进行三维建模
于有限元网格划分
，
，
为便
。
行结构分析
通过采用众多业界认可的优化器进行求解
。
从而
L特征去除不必要的孑
，
，
，
模型如图3所示
，
保证了优化结果的高质量
这样做的另
，
个陌生的软件环境
，
。
通过 T OS CA S t
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根据叉车支承板连接形式和使用工况
界条件
。
简化加载和边
序的相互作用
C A E 系统中从概念可以完成新产品结构在 C A D／
。
在与车架连接处固定约束
洞
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一
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寻求结构的某种布局 ( 如结构有无孔
，
、

用ABAQUS和Tosca对凸轮轴减震器进行优化设计

Ｒｅｎｃｅｂｉｍｅｓ￣ｌｅ
解决问题的一个可用策略是下
完全满足刚度要求和
寿命期望
曲轴中的扭转震动阻尼器。从图
１可以看出，凸轮轴和曲轴的共振在阻尼器作用下减小了。
Ｅｌ；ｏｎｒａｔｔｅ＇
在这个例子中，已经通过寿命
部件，希望在有装配孔的新部件有主要市场。在这些组件的有限元
二、凸轮轴减震器的设计
Ｉ设计空间、载荷和边界条件新的凸轮轴减震器的设计是基
的刚度和寿命保持与参考部件也分析中，考虑非线性是不可避免
能一致。
的。在Ｆｅｄｎｅｇ司进行非线ｒｕｅｂｒ公
７对三维模型的装配孔进行形．
（）１估计装配孔对刚度的影响
看作是轴对称问题并对其进行拓状优化现在结合前面两个截面优化模型的结果建立一个新的三维模
◎建立参考部件的三维模型，并对其横截面进行网格划分，然后
旋转，建立三维模型；
维普资讯
用ＡＡＳＩｏｃ对凸轮轴ＱＵ￣ｓａＢＴ
减震器进行优化设计
口Ｋｎｓｅ— ＡＤ技术支持中心编译ｉｗｌＣＥＡｇｌ
凸轮轴减震器项目是和德国免应力的增加和寿命的减少，并且线性问题的线性化处理，然后再进
一
、
简介
有对非线性求解器（Ｂ０Ｓ）像ＡＡＵ的
接口，所以Ｆｅｄｎｅｇ司用Ｍｃｒｕｅｂｒ公ｓ．
Ｉ组件描述．

用Tosca求解带接触边界条件的拓扑和外形优化问题

用Tosca求解带接触边界条件的拓扑和外形优化问题王立朋编译，CAEDA公司1.背景介绍1.1Tosca最优化系统Tosca是标准的非参数优化系统，可以对有限元模型进行任意载荷和约束条件的拓扑、外形优化及薄壁结构条纹优化。

Tosca在优化过程中无需对模型进行参数化，这就大大减少了工作量提高了最优化结构的适应性。

其基于力学最优化标准的优化算法使其优化过程快速而稳定。

使用Tosca进行结构最优化设计是一个反复迭代的过程，在每一个迭代步中都采用外部的有限元求解器计算结构的力学响应。

通过采用业界认可的标准求解器而获得高质量的计算结果，这些求解器包括：ABAQUS，ANSYS，I-DEAS以及MSC.NASTRAN、MARC等。

这样做的另一大优点是用户可以在自己熟悉的求解器以及前后处理环境下工作，而不需培训来熟悉另外一个陌生的软件环境，现有的有限元模型可以直接应用于优化计算中。

通过Tosca内部各程序的相互作用可以完成新产品结构CAD/CAE系统中从概念到成品的闭环优化设计过程。

如图1所示。

图1 Tosca最优化设计分析流程图1.2带边界条件的结构优化问题在一个新零件的设计过程中，通常不会给定精确的边界条件，这就可能会出现涉及接触问题的非线性接触条件问题。

在零部件优化迭代过程中随着几何外形的不断修正，接触条件和传力路径都会有所变化，因此必须考虑到接触条件的影响。

一个简单的方法是将接触条件简化为节点力，但这将导致出现不理想的优化分析结果，况且，这是一个耗时耗力的过程，是在快速、高效的开发过程中必须尽量避免的。

因此，在结构最优化设计的优化区域允许添加直接的接触条件是大势所趋。

Tosca的建模方式使得我们能够像往常那样在各种有限元求解器中处理这个问题。

使用者首先基于自己使用的求解器建立带所需接触条件的分析模型，然后定义优化任务。

在优化算法中无需专门处理模型中已存在的接触条件。

通过接触力及其结果应力，接触问题就被隐含在了最优化过程当中。

2024版ANSAForTosca优化从入门到精通35讲

目录•引言•ANSAForTosca基础•几何建模与网格划分•有限元分析与求解•优化算法与策略•高级功能与应用•总结与展望引言目的和背景01掌握ANSAForTosca优化的基本概念和原理02学习ANSAForTosca优化的基本操作和技巧03了解ANSAForTosca优化在工程领域的应用和案例04提高自身在结构优化领域的水平和竞争力课程内容概述010203结构优化基本概念和原理ANSAForTosca 优化建模及求解流程ANSAForTosca 优化软件介绍及基本操作01020304灵敏度分析及优化结果解读工程案例分析与实战演练高级功能介绍及使用技巧课程总结和展望未来发展课程内容概述ANSAForTosca基础ANSAForTosca是一款专门用于拓扑优化的软件，旨在帮助工程师在设计阶段实现轻量化和高效能的结构设计。

该软件集成了先进的拓扑优化算法和丰富的工程经验，能够快速生成符合设计要求的最优结构。

ANSAForTosca支持多种CAD和CAE软件接口，方便用户进行数据交换和协同工作。

010203 ANSAForTosca简介01安装步骤02下载ANSAForTosca安装包，并解压到指定目录。

03运行安装程序，按照提示完成安装过程。

•配置软件环境变量，以便在命令行中启动ANSAForTosca。

01 02 03启动方法在命令行中输入ANSAForTosca命令，启动软件。

在图形界面中双击ANSAForTosca图标，启动软件。

安装与启动基本操作界面主界面显示软件的主要功能和操作选项，包括文件管理、模型导入、参数设置等。

几何建模与网格划分几何建模方法直接建模法通过点、线、面等基本元素直接构建几何模型，适用于简单模型。

参数化建模法通过定义参数和约束条件来构建几何模型，适用于复杂模型。

曲面建模法通过构建曲面来模拟实际物体的表面形状，适用于流线型物体。

将计算区域划分为规则的网格，适用于简单模型。

结构化网格划分根据模型的几何形状自动划分网格，适用于复杂模型。

Optimization_with_ABAQUS_and_Tosca

用ABAQUS和Tosca对凸轮轴减震器进行优化设计Kingswell-CAEDA技术支持中心编译在橡胶-金属组件的开发过程中，利用优化方法结合非线性分析可以在保证产品性能的前提下充分利用材料性能，并减少开发周期。

拓扑优化和形状优化技术现在已经成功地应用在开发过程中的线性问题上，但还很少见到成功用于非线性问题上。

凸轮轴减震器项目是和（德国）联邦教育研究部（BMBF）一起合作的项目，结合Tosca 和ABAQUS两个软件，在非线性分析过程中考虑拓扑优化和非参数形状优化。

在这个例子中，客户的主要目标是在承受扭转应力的凸轮轴减震器的橡胶片上个装配孔，以便于安装。

没有装配孔的凸轮轴减震器满足刚度和寿命要求，现在用其作为参考部件，希望有装配孔的新部件的刚度和寿命保持和参考部件一致。

利用给定的设计空间，采用拓扑和形状优化，在一个较短时间内得到了一个优化设计方案，计算表明本方案不仅和参考部件有相同的刚度，且其最大应力和应变都没有超过参考部件，因此有更高的寿命。

在拓扑优化和形状优化中可以考虑材料非线性以及几何非线性，可以充分利用材料性能。

在优化结束的同时就得到了新部件的设计方案且已经通过寿命检测试验。

作为先期研究，凸轮轴减震器的设计被证明是非常成功的，这些方法会在将来的开发过程中得到推广，也可能成为一种标准设计方法。

1.简介1.1.组件描述凸轮轴减震器是一个橡胶-金属组件结构，在振动过程中承受扭转应力。

关于它的功能，可以对比曲轴中的扭转震动阻尼器。

从图1. 可以看出，凸轮轴和曲轴的共振在阻尼器作用下减小了。

图 1 震动阻尼器共振图在这个例子里，已经通过寿命检测试验的均匀、连续橡胶材料的凸轮轴减震器将要被修改。

由于装配要求其在一个特定的位置开一最小直径的装配孔，并且在修改过程中不能改变其寿命和刚度。

新的设计借助有限元分析和优化方法来避免应力的增加和寿命的减少，并且不用创建许多样件。

但在设计的开始阶段并不能确定能否满足所有要求，比如寿命和刚度要求，因此需要进行估算。

abaqus tosca案例

abaqus tosca案例Abaqus与Tosca协同仿真案例：桥梁结构分析在工程领域，结构分析至关重要。

为了确保桥梁的安全和稳定性，我们采用了Abaqus和Tosca这两款强大的工程仿真软件进行协同分析。

本案例将详细介绍这一过程，以期为相关工程提供参考。

项目背景与目标某大型桥梁工程项目需要进行详细的静力、动力和疲劳分析，以确保桥梁的安全性能。

由于桥梁结构复杂，单一软件难以完成所有分析任务，因此决定采用Abaqus进行静力和动力分析，同时利用Tosca进行结构损伤和疲劳分析。

仿真流程1.建立模型：首先在Abaqus中建立桥梁的详细模型，包括所有关键部件和连接方式。

然后，将模型导出为中性文件，以便在Tosca中进行进一步分析。

2.静力分析：在Abaqus中，我们对桥梁施加各种预期载荷，如车辆载荷、风载荷等，以验证结构的静力性能。

同时，我们进行了多种工况下的分析，以评估桥梁在不同情况下的稳定性。

3.动力分析：在动力分析中，我们考虑了地震、风振等动态载荷对桥梁的影响。

通过模态分析和响应谱分析，我们确定了桥梁的关键频率和振型，以及在这些激励下的响应。

4.损伤和疲劳评估：将Abaqus的输出结果导入Tosca中，进行结构损伤和疲劳分析。

Tosca利用其独特的损伤容限和疲劳分析功能，预测了桥梁在使用寿命内的损伤累积和疲劳裂纹扩展情况。

5.优化与改进：根据Abaqus和Tosca的分析结果，对桥梁设计进行优化。

例如，调整某些关键部件的尺寸或改变连接方式，以提高结构的稳定性和耐久性。

关键挑战与解决方案在静力分析中，我们遇到了不收敛问题。

经过深入研究，我们发现是由于某种材料的物理属性设置不当所致。

通过调整材料的弹性模量和泊松比，我们成功地解决了这一问题。

而在动力分析中，为了准确模拟地震对桥梁的影响，我们采用了特殊的模态叠加方法。

总结与前景通过Abaqus和Tosca的协同仿真，我们完成了该桥梁项目的所有分析任务。

abaqus tosca原理

abaqus tosca原理abaqus tosca是一款用于结构优化的软件工具，可以帮助工程师在设计过程中进行结构优化和敏感性分析。

它基于有限元分析方法，可以对结构进行多学科优化，并通过迭代过程来寻找最佳解。

本文将介绍abaqus tosca的原理和工作原理。

abaqus tosca的原理主要基于两个关键概念：敏感性分析和优化。

敏感性分析是指在结构设计中，通过分析设计参数对性能指标的影响程度，从而确定设计参数的重要性。

优化是指通过调整设计参数的数值，使得结构在满足一定约束条件的前提下，达到最佳的性能指标。

在abaqus tosca中，首先需要定义设计参数和性能指标。

设计参数是指能够改变结构形状、尺寸和材料等方面的参数，如梁的截面尺寸、材料的弹性模量等。

性能指标是用来衡量结构性能的指标，如结构的刚度、强度、质量等。

通过定义设计参数和性能指标，可以建立一个数学模型，用来描述结构的行为。

接下来，abaqus tosca使用有限元分析方法来求解结构的响应。

有限元分析方法是一种数值计算方法，通过将结构离散为有限个小元素，来近似描述结构的行为。

在abaqus tosca中，可以使用abaqus有限元软件进行有限元分析，得到结构的响应。

然后，abaqus tosca通过计算敏感性矩阵来评估设计参数对性能指标的影响程度。

敏感性矩阵是一个矩阵，描述了设计参数的变化对性能指标的变化的影响程度。

通过计算敏感性矩阵，可以确定哪些设计参数对性能指标的影响最大，从而引导优化的方向。

abaqus tosca使用优化算法来调整设计参数的数值，以达到最佳的性能指标。

优化算法是一种数值计算方法，通过迭代过程来搜索最佳解。

在abaqus tosca中，可以使用不同的优化算法，如遗传算法、粒子群算法等。

通过迭代过程，abaqus tosca可以逐步优化设计参数的数值，从而得到最佳的结构设计。

总结起来，abaqus tosca是一款用于结构优化的软件工具，它通过敏感性分析和优化来寻找最佳的结构设计。

TOSCA优化官方教程

节能优化
利用TOSCA的节能机制，动态调整云计算资源的运行状态，降低能耗和运营成本。
案例三：智能交通系统优化
交通流优化
通过TOSCA对交通流进行建模和优化，提高道路通行效率和交通安全。
信号控制优化
根据实时交通情况，动态调整交通信号控制策略，减少交通拥堵和延误。
路径规划优化
利用TOSCA的路径规划算法，为驾驶员提供最优的行驶路径和导航服务，提高出行效率和便捷性。
和在自定义算法集成到TOSCA后，需要对算法进行性能评估，以确保其
在实际应用中的有效性和高效性。同时，可以与内置算法进行对比分析
，以验证自定义算法的优越性。
06
TOSCA优化案例分析
案例一：电信网络优化
01
网络拓扑优化
02
资源分配优化
03
故障诊断和恢复
通过TOSCA对电信网络拓扑进行建模和优化，提高网络的连通性和稳定性。
部署计划（Deployment Plan）：由TOSCA编排器生成的可执行计划，用于指导云应用程序的部署过程。
03
TOSCA优化原理
优化目标
1 2
最小化成本
通过优化资源分配和调度，降低运营成本。
提高性能
优化系统性能，提升用户体验和满意度。
3
保证稳定性
确保系统在优化过程中的稳定性和可靠性。
优化算法
约束满足问题（CSP）
将约束条件建模为CSP问题，利用CSP求解器进行求解，以满足所有约束条件。
高级技巧三：自定义优化算法
01
算法插件机制
TOSCA提供灵活的算法插件机制，允许用户自定义优化算法，并将其
集成到TOSCA框架中。

tosca结构拓扑优化案例教程

tosca结构拓扑优化案例教程
Tosca（Topology Optimization Software for Computer-
Aided Engineering）是一种结构拓扑优化软件，它可以帮助工程师
优化设计，减少材料成本，提高性能和效率。

以下是一个关于
Tosca结构拓扑优化的案例教程：
1. 理解需求，首先，工程师需要明确设计的具体要求，包括承
载能力、重量、材料成本等方面的要求。

这些需求将成为优化过程
的基础。

2. 准备模型，接下来，工程师需要准备要进行优化的结构模型。

这可能是一个零件或整个装配。

模型应该包括所有必要的几何和边
界条件。

3. 设置优化参数，在Tosca软件中，工程师需要设置优化的参数，例如材料的密度分布、约束条件和载荷。

这些参数将影响优化
的结果。

4. 运行优化，一旦设置好参数，工程师可以运行Tosca软件进
行优化。

软件将根据设定的目标和约束条件，自动调整结构的拓扑，
以满足设计要求。

5. 分析结果，优化完成后，工程师需要分析结果，确保优化后的结构满足所有需求。

这可能需要进行有限元分析等工程计算。

6. 调整和优化，根据分析结果，工程师可能需要对优化参数进行调整，重新运行优化，直到达到最佳设计。

总的来说，Tosca结构拓扑优化案例教程涉及到理解需求、准备模型、设置优化参数、运行优化、分析结果和不断调整优化的过程。

通过这些步骤，工程师可以利用Tosca软件实现结构的优化设计，提高产品性能并降低成本。

基于ABAQUS与TOSCA的汽车前桥结构优化设计

Ａｓｒｃ：ｈｕｏｎｌｅｔｅｖｈｌｆｎｘｒｔｔｎｔｙＡＡＵｏｗｒ．ｎｖｗｏｔｅａｌｂｔａｔＴｅａｔｒａｚｈｅｉｅｒｔｌｆｅｓｅｇｂＢＱＳｓｔａＩｉｆｈｘｈａｙｃｏａｅｏｈｒｈｆｅｅｅ
１弯曲工况。约束左侧轮胎接地处ｘ、ｚ三个平）Ｙ、
ＡＡＵＢＱＳ和ＴＳＡ软件联合仿真可以对复杂结构部件ＯＣ
在非线性分析的基础上进行无参数优化。本文基于ＡＡＵＢＱＳ和ＴＳＡ软件的有限元分析，ＯＣ
ｓｒｃｕｅｉｒｅｆｃｉｅｙｒｄｃｓｗｅｇｔｎｅｈｏｄｔｏｆｉｅｒｎａａｉ．ｔｕｔｒ．ｏｄｒｏｅｅｔｌｅｕｅｉｉｈｄｒｔｅｃｎｉｎｏｓｂａｉｇｃｐｃｔｎｔｖｔｕｉｔｙ
为多任务、多工况实际工程问题的建模和仿真提供方
便，可以直接与ＴＳＡ软件接口连接。ＴＳＡ是德国ＯＣＯＣ
Ｆ — ｓｎ公司开发设计的，ｅＤｉｇ主要用于对受力构件进行无
图１前桥模型
参数结构优化，可对具有任意负荷状态和边界条件的有限元模型进行优化。ＴＳＡ的优化算法为基于力学优ＯＣ化准则，从而保证优化过程是快速而稳定的。将
客
车
技
术
与
研
究
４
第３期
ＢＵＳ＆Ｃ０ＡＣＨＴＥＣＨＮ０ＬｏＧＹＡＮＤＲＥＳＥＡＲＣＨ

关于ANSYS和Tosca中结构优化功能比较（精）

关于ANSYS和Tosca中结构优化功能比较（精）关于ANSYS和T osca中结构优化功能比较ANSYS:功能模块：Design SpaceDesignXplorer?DesignXplorer VT各模块的功能：ANSYS DesignSpace完成结构的初始有限元分析功能DesignXplorer?读取DesignSpace分析结果，实现了结构的优化功能，DesignSpace 合用。

DesignXplorer VT DesignXplorer?的扩展功能，主要体现在多目标优化上。

而DesignXplorer?为单一目标优化，从算法上看，由传统的DOE算法向VT变分算法扩展。

小结ANSYS的该项功能：优点，成统一体系，从分析到优化，在封闭的环境内完成。

分析面广，不仅涉及到了结构的优化，而且可以进行数据优化。

缺点，是网格划分功能不强，自适应能力差。

优化选择空间范围广，但操作复杂，需要有一定的背景知识。

宣传的商用案例：无Tosca:功能模块：TOSCA.guiTOSCA.topologyTOSCA.shapeTOSCA.smooth各模块的功能：TOSCA.gui 实现前后处理功能，同ANSYS，Nastran，Abaqus，I-Deas 的前后处理器相连接，将CAD几何建模数据调用有限元求解器ANSYS，Nastran，Abaqus，I-Deas，进行求解，求解结果在TOSCA.topology中进行优化设计，优化结果还可以重新传回TOSCA.gui进行结构分析，来反复优化。

优点：主要进行结构拓扑分析和形状优化设计，目标确定。

网格自动划分功能强大，因此可以保证较高的求解精度。

优化采用无参优化方法。

算法稳定快速（但具体算法不详）。

具有优化-光滑细化-分析-结构优化的多流程作业，因此，应用程度相对较高，而实际操作难度可能很小（因为目标明确）缺点：自己本身没有结构分析功能（有限元求解器），需要同其他的有限元软件配合使用。

用ABAQUS和Tosca对凸轮轴减震器进行优化设计

用ABAQUS和Tosca对凸轮轴减震器进行优化设计Kingswell-CAEDA技术支持中心编译在橡胶-金属组件的开发过程中，利用优化方法结合非线性分析可以在保证产品性能的前提下充分利用材料性能，并减少开发周期。

拓扑优化和形状优化技术现在已经成功地应用在开发过程中的线性问题上，但还很少见到成功用于非线性问题上。

凸轮轴减震器项目是和（德国）联邦教育研究部（BMBF）一起合作的项目，结合Tosca 和ABAQUS两个软件，在非线性分析过程中考虑拓扑优化和非参数形状优化。

在这个例子中，客户的主要目标是在承受扭转应力的凸轮轴减震器的橡胶片上个装配孔，以便于安装。

没有装配孔的凸轮轴减震器满足刚度和寿命要求，现在用其作为参考部件，希望有装配孔的新部件的刚度和寿命保持和参考部件一致。

利用给定的设计空间，采用拓扑和形状优化，在一个较短时间内得到了一个优化设计方案，计算表明本方案不仅和参考部件有相同的刚度，且其最大应力和应变都没有超过参考部件，因此有更高的寿命。

在拓扑优化和形状优化中可以考虑材料非线性以及几何非线性，可以充分利用材料性能。

在优化结束的同时就得到了新部件的设计方案且已经通过寿命检测试验。

作为先期研究，凸轮轴减震器的设计被证明是非常成功的，这些方法会在将来的开发过程中得到推广，也可能成为一种标准设计方法。

1.简介1.1.组件描述凸轮轴减震器是一个橡胶-金属组件结构，在振动过程中承受扭转应力。

关于它的功能，可以对比曲轴中的扭转震动阻尼器。

从图1. 可以看出，凸轮轴和曲轴的共振在阻尼器作用下减小了。

图 1 震动阻尼器共振图在这个例子里，已经通过寿命检测试验的均匀、连续橡胶材料的凸轮轴减震器将要被修改。

由于装配要求其在一个特定的位置开一最小直径的装配孔，并且在修改过程中不能改变其寿命和刚度。

新的设计借助有限元分析和优化方法来避免应力的增加和寿命的减少，并且不用创建许多样件。

但在设计的开始阶段并不能确定能否满足所有要求，比如寿命和刚度要求，因此需要进行估算。

优秀的结构优化设计软件Tosca

优秀的结构优化设计软件Tosca
佚名
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2007(000)007
【摘要】公司经营理念：在您的产品设计和仿真过程中，如果需要更先进的设计
手段，或更精细化的专业分析工具，CAEDA可以给您提供帮助；如果您在产品设计上遇到技术问题需要咨询，或许外包出去更符合经济效益，那么CAE专家银行
是您的好帮手；如果您是CAE方面的专家，有意给其他单位做产品设计课题咨询，请加入CAE专家银行，通过这样的平台，有机会让您对国内外客户提供CAE咨询服务。

【总页数】2页(P29-30)
【正文语种】中文
【相关文献】
1.优秀的结构优化设计软件Tosca [J], CAEDA公司
2.基于ABAQUS与TOSCA的汽车前桥结构优化设计 [J], 马瑞雪;王欣;覃祯员;张科峰
3.结构优化设计软件Tosca初探 [J], CAEDA
4.优秀的结构优化设计软件--Tosca [J],
5.全国第八届优秀工程设计第六届优秀工程勘察第五届优秀工程设计软件第四届优秀工程标准设计水利获奖项目 [J],
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Tosca

Tosca fluid--流体流动的设计和优化Tosca fluid是⽬前唯⼀⼀款模块化的针对管道流动问题的⽆参管道流体优化系统，它采⽤⾏业标准的CFD拓扑优化求解器，其优化过程设置简单、不需要参数。

基于初始的设计空间，由Tosca fluid⾃动优化流道的设计，采⽤先进的优化技术帮助⼯程师开发新的产品，采⽤单⼀的CFD求解器运⾏得到诸如显著降低压降和增强流动均匀性的优化结构。

Tosca fluid优势与先进的CFD求解器⽆缝集成；通过⾃动布局和⼴泛集成过程提⾼效率；通过在产品开发的早期阶段应⽤优化缩短开发时间；独特的和经济的新型流道开发⽅法；Tosca fluid的特点1、采⽤创新设计概念减少压降和增强流动均匀性拓扑优化：概念性的设计减少压降和提⾼流体流动均匀性的设备，得益于在⼀个完整设计的初始阶段创建⼀个设计提案的灵活性。

采⽤单⼀的CFD求解器，通过可⽤的设计空间以及从分析到设计的快速转变达到设计⽬标。

通过提⾼流动效率创建优化的产品概念，这可以减少物理实验和设计原型，通过最先进、最⾼效的设计达到缩短产品上市时间、提⾼产品竞争⼒。

2、⾼效的图形⽤户界⾯直观和易于使⽤的GUI允许快速设置和直接执⾏优化任务，监控优化过程实时反馈,使⽤⾏业标准CFD求解器，针对优化⽅案可进⾏直观的后处理及⽣成⼏何。

Tosca fluid的⾼级功能1、平衡质量流动流量平衡任务：采⽤多个出⼝为需要的分流⽐⽣成概念设计，为最⼤的效率达到⼀个优化的流量分布。

典型的流动平衡应⽤为供热通风与空⽓调节（HVAC）组成，流量分流器与热交换器。

2、减少不稳定流动引起的噪声和振动流体声学优化：通过消除流动不稳定性实现显著降低噪声，设计的产品具有⾼效的流动效率，在降低流动噪⾳与提⾼效率和舒适度上达到⼀个平衡。

Tosca fluid已成功⽤于噪声和稳定敏感部件的设计，例如⼤⽓控制元件、液压系统、⽓动元件和冷却管道。

⼯业上应⽤Tosca fluid的例⼦1、中冷器进⽓软管优化新的中冷器进⽓软管设计需要较少的功率损耗，必须在现有的密封空间重新设计具有较少总压降的模型。