TOSCA几何非线性优化的优势

在非线性优化领域，Tosca作为一个标准化且无参数驱动的结构优化系统脱颖而出。Tosca能够对具有任意载荷情况的有限元模型进行拓扑和外形优化，且用户可以在优化过程中直接应用已有的有限元模型。这一特性使得Tosca能够在外部求解器中进行优化迭代，确保了计算结果的高质量，同时确保迭代过程独立于优化软件本身，为用户提供了灵活性，如结合大型通用非线性有限元软件Abaqus求解，使得几何、材料以及边界约束（接触）等非线性因素得以全面考虑。

以下通过一个具体实例，进一步阐述Tosca在非线性优化领域的独到价值。假设我们正优化一个支架模型，其设计部分位于绿色区域；优化目标设定如下：

必须控制最终支架重量不超过6千克，并尽可能减少重量；


必须考虑三个具体的载荷工况，且这三个工况的权重相等；




需要考虑到5个M16螺栓的预紧力。


此外，优化过程中还需遵循以下变量约束：


最薄处厚度不得少于6毫米，最厚处厚度不得超过20毫米；


支架左右两侧必须保持对称性；


支架方向沿y轴应进行分模。

在利用Abaqus进行求解设置后，Tosca完成优化过程共迭代了32次，最终优化结果展现了显著的结构轻量化以及刚度增强。相较于使用OptiStruct进行线性优化后的相同支架模型，Tosca优化的结果在计算路径中全面考虑了螺栓预紧力以及不同载荷工况的影响，引领出更轻、更刚性且易于铸造的结构，真实贴合实际应用需求。

通过这一实例，可以清晰地看到，Tosca内部各程序的紧密协作，实现了从新产品概念到成品的全闭环优化设计过程，确保用户获取的优化结构既高效又贴近实际情况，正是企图解决工业界面临挑战的关键所在。