TOSCA Structure 高级结构优化

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TOSCA Structure 高级结构优化

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目录

1 产品简介

2 功能特色

3 应用价值

4 用户案例


目录

1 产品简介


产品简介

由德国FE-Design公司开发：

- 总部位于德国卡尔斯鲁尔

- 主要从事仿真及结构优化软件的开发

及工程咨询

- 两大主要产品 TOSCA.Structure 和

TOSCA.Fluid


产品简介

TOSCA. Structure

- 无参数结构优化软件

- 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

- 支持非线性分析

- 支持多种用户界面

- 支持Linux 和Windows 界面


主要客户

//fed-ex1/users/fed/Kontakte/Kunden_Interessenten_Partner/Kontakte/Kunden_Interessenten_Partner/S-Z/ZF/2005-01-28_Meeting-ZF_Friedrichshafen/tosca_topo_crash_FED_CONFIDENTIAL_de.ppt


目录

2 功能特色


Images Courtesy

of AUDI AG

拓扑优化

Images Courtesy of

Ford Werke AG

形状优化

减少应力集中,提高耐久性

增强金属板抗弯刚度,提高频率

加强筋优化平滑化

主要模块及功能

平滑处理,减少CAD数据输出

刚度最大化,结构轻量化


TOSCA.Topology– 拓扑优化模块

-“虚拟样机” , 作为后续细节

优化的基础

- 采用网格自适应优化技术

- 缩短研发时间, 成本

Courtes

y of

Suzlon

拓扑优化


TOSCA.Shape– 形状优化模块

- 无参数优化

- 通过减少集中改善产品质量

- 提高自然频率

- 提高结构耐久性

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Da

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Initial Optimized

形状优化


TOSCA.Bead– 加强筋优化模块

- 获得复杂钣金件模型的加强筋布置方式

- 全自动的加强筋优化过程节省了运算时间

- 提高钣金件的刚度

- 提高频率

TOSCA Structure.bead

加强筋优化


TOSCA.Smooth– 平滑化模块

- 对优化结果进行平滑处理

- 输出CAD 文件

- 减少数据传输量

平滑化


Images with courtesy

of Magna Steyr

Images with courtesy

of Magna Steyr

Advanced ACOUSTICS 噪音及振动优化

External dynamic excitation

Minimize noise

Minimize pressure

其他模块

Advanced.life 产品寿命优化


操作界面


CAE接口


目录

3 应用价值


产品研发模式的演进：

–传统的经验设计方法：设计制造试验

–改进的设计分析方法：设计仿真制造试验

–优化设计分析方法：设计优化分析制造试验

Production Prototype Design

Implementation Validation Improvement Concept

Design Improvement

Component design in early design phase

产品研发模式


TOSCA.Structure主要面向产品结构的优化分析

–可以与多种CAE/CAD软件有效结合

–通过Tosca.shape 和Tosca.bead 进行细节优化，改善产品使用寿命，

降低结构应力，提高产品频率；

–可以定义加工工艺约束，包括拔模、铸造、冲压、对称等约束等；

–通过Tosca.bead进行加强筋优化，实现金属板材结构的刚度最大化

–通过优化分析，缩短产品结构设计周期和风险

–有效的提高了产品性能和可靠性，减少了研发周期和试验成本。

Model Courtesy of CADFEM GmbH

应用领域和价值


目录

4 用户案例


项目描述

–由于更换新发动机，某传送机构受力增加，需要重新设计

–保证结构刚度基础上,减轻自重

解决方案

–利用 TOSCA.Structure.Topology进行拓扑优化

应用案例1:AUDI 横拉杆设计更新


From: VDI Berechnung und Simulation im

Automobilbau, Würzburg 2000 优化价值: 加快了研发进程应力减少45 %, 减重 10 % 借助优化结果得出的设计方案一次性通过所有试验.

Weight Max. stress Max. displacement

Existing design

New design

应用案例1：AUDI 横拉杆设计改进


项目描述

- 利用现有CAE软件与TOSCA相结

合, 立有效的仿真优化系统

- 优化刹车系统 (轻量化,性能

优,低音,小型化, 成本低)

解决方案

- 调用多种CAE分析软件

- 利用TOSCA Topology 和Shape 模

块进行优化设计

重要价值

- 显著提高了前轮刹车系统设计

时间降低了成本

最初设计 FEA模型

优化分析最终方案

应用案例2:制动盘设计


Stiffness

Damage / Plasticity

Courtesy of BMW Group

应用案例3：BMW后轮组件优化


Da

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Initial Optimized

Courtesy of BMW Group

应用案例3：BMW后轮组件优化


项目描述

- 消音器钣金件的加强筋位置及形状优化

- 提高钣金件的抗弯刚度

- 提高消音器频率

解决方案

- 利用TOSCA Bead 模块进行优化

重要价值

- 减少了优化设计时间

- 可以清楚地显示出复杂模型的加强筋分布

- 提高了消音器的频率

应用案例4: 消音器设计


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