TOSCA Structure 2016是一款來自國外免費的結構優(yōu)化軟件，主要由拓撲優(yōu)化、尺寸優(yōu)化、形狀優(yōu)化、條紋優(yōu)化和結果平滑優(yōu)化等五個優(yōu)化模塊組成，每一個模塊適用于不同的產(chǎn)品模型，給工程設計人員帶來了極大的便利，不僅如此，為了滿足設計的需要，在此基礎上還改進了Tosca Structure 的內部數(shù)據(jù)處理能力，需要的趕快試試看吧。

功能特點

　　1.穩(wěn)定、快速的優(yōu)化算法

　　2.能直接使用現(xiàn)有的模型

　　3.有效處理非常巨大型的模型

　　4.支持無限多的載荷工況

　　5.滿足靜態(tài)、動態(tài)耦合需求的全面優(yōu)化

　　6.對非線性材料、接觸和大變形的高保真優(yōu)化

　　7.更少的物理試驗和物理模型

　　8.在Tosca ANSA 環(huán)境下進行優(yōu)化的前后處理

　　9.優(yōu)化結果可視化（TOSCA Structure.view）

　　10.對已有IT資源的有效利用（office或html文檔）

　　11.自動驗證分析及直接傳輸數(shù)據(jù)到CAD系統(tǒng)

　　12.工業(yè)應用案例-風力發(fā)電機主機架

主要模塊

　　TOSCAStructure軟件由Topology，Shape，Bead，Smooth，Gui等幾個主要的模塊組成，以下將分別介紹上述模塊的功能與特點。

　　TOSCA Strucutre.topology －拓撲優(yōu)化模塊

　　新產(chǎn)品開發(fā)過程中的第一步工作是定義概念階段結構的設計準則。該設計原則是指確定基于載荷、位移邊界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、剛度或頻率約束等基礎上是重量最輕或者成本最優(yōu)的。TOSCA Structure.topology 能夠在給定的可設計空間中，根據(jù)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初始樣機，為后期詳細設計打下基礎。

　　TOSCA Structure.topology模塊的功能特點：¾剛度不變前提下的體積最小化；¾體積不變前提下的剛度最大化； ¾頻率滿足設計要求的前提下體積最小化；¾體積不變前提下的第一頻率最大化；¾具有處理多工況、多目標、多約束問題的能力；¾滿足工藝加工要求；¾網(wǎng)格自適應優(yōu)化技術；¾材料分布等勢面的VRML, STL 或 FE表面網(wǎng)格劃分輸出；¾優(yōu)化結果可以在TOSCA Structure.smooth 中進行進一步處理；

　　圖2 Audi公司汽車聯(lián)接臂的拓撲優(yōu)化設計

　　TOSCA Structure.shape －形狀優(yōu)化模塊

　　概念設計階段的下一階段是設計的改進過程。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。該過程過去通常采用試算方法手工進行。但是TOSCA Strucutre.shape模塊可以自動完成該改進過程?，F(xiàn)存的需要改進的設計或者前面拓撲優(yōu)化過程的結果的表面形狀會在有限元分析結果的基礎上進行不斷的改進，直到達到要求的優(yōu)化目標。

　　TOSCA Strucutre.shape 模塊的功能特點：¾減小應力集中；¾改善結構耐久性；¾提高自然頻率；¾滿足工藝加工要求；

　　TOSCA Structure.bead －加強筋優(yōu)化模塊

　　TOSCA Structure.bead 采用德國卡爾斯魯厄大學制造發(fā)展協(xié)會（IPEK）開發(fā)的算法庫對金屬板結構進行加強筋優(yōu)化以提高其剛度和自然頻率或者降低噪音和振動。

　　TOSCA Structure.bead 模塊的功能特點：¾提高結構剛度或自然頻率；¾減振降噪；¾精確確定條紋的高度和寬度；¾計算結果清晰明確，能被精確制造；

　　TOSCA Strucutre.smooth －平滑模塊

　　在虛擬產(chǎn)品開發(fā)過程中，需要將優(yōu)化結果返回到CAD系統(tǒng)中以完成該過程的閉環(huán)。TOSCA Strucutre.smooth 可以將優(yōu)化結果輸出到目前大多數(shù)的CAD開發(fā)系統(tǒng)中去。該模塊可以從拓撲優(yōu)化計算結果中得到材料分布的等勢面，然后對該等勢面進行平滑處理，最終得到的光滑優(yōu)化表面，并可以以幾種不同的數(shù)據(jù)格式輸出。TOSCA Strucutre.shape形狀優(yōu)化結果也可以以相同的格式被轉化為CAD數(shù)據(jù)模型。

　　TOSCA Strucutre.smooth 模塊的功能特點：¾拓撲優(yōu)化結果的材料分布等勢面計算；¾外形平滑化并簡化CAD輸出結果數(shù)據(jù)；¾輸出為CAD系統(tǒng)的匹配文件格式；¾輸出為快速3D可視化的VRML文件格式；¾輸出為用作網(wǎng)格重新劃分和分析的Patran neutral； ¾Tosca.shape形狀優(yōu)化結果輸出及數(shù)據(jù)簡化；

　　TOSCA Structure.gui －統(tǒng)一界面

　　TOSCA Structure.gui 是最優(yōu)化設計中用來定義任務、開始運行以及后處理的直觀用戶圖形界面。

　　TOSCA Structure.gui具有下面的特點：

　　¾獨立的Java控件平臺；

　　¾ 從有限元模型中輸入節(jié)點和單元體系；

　　¾生成Tosca所需的新的或者改進后的優(yōu)化參數(shù)文件；

　　¾樹形結構保證了Tosca各種功能的快速工作流程和清晰顯示；

　　¾ 定義標準優(yōu)化任務的框架技術；

　　¾具有Tosca各個模塊間的任務數(shù)據(jù)傳遞功能；

　　¾ 向不同的后處理器輸出結果；