SIMULIA—Tosca 2022 新功能介紹
發布時間：
2022-01-14
達索系統SIMULIA的結構優化工具Tosca可以對具有任意載荷工況的有限元模型進行拓撲、形狀、尺寸、起筋優化。Tosca2022新版本已經正式發布，下面介紹一些比較重要的功能增強
達索系統SIMULIA的結構優化工具Tosca可以對具有任意載荷工況的有限元模型進行拓撲、形狀、尺寸、起筋優化。
每種優化類型均支持接觸、材料、幾何非線性，支持位移、頻率、應力、塑性應變、疲勞損傷等優化響應。
Tosca2022新版本已經正式發布
下面介紹一些比較重要的功能增強
01拓撲優化：新的通用材料插值方法（MIMP）
說明：對于涉及質量相關對象（重力載荷、頻率約束等）和應力約束的優化模型，加入MIMP對優化結果提升非常明顯。
使用方法：默認情況下，MIMP不會激活。需要在OPT_PARAM命令里，寫入卡片MAT_INTERPOLATION = MIMP激活。
兩個對比案例：考慮MIMP材料插值的計算結果，存在更少的中間密度單元，優化方案更容易驗證和幾何重構。拓撲優化分析更易于使用、更具有可行性。
02拓撲優化：新的最大路徑算法（max member）
說明：新的最大路徑算法更穩健，可以限制優化結構中的最大路徑尺寸。防止局部材料漂浮，并且僅在違反的局部區域，才對結果產生影響。
使用方法：在DVCON_TOPO命令里，加入METHOD = LOCAL_VOLUME。
兩個對比案例：加入新的最大路徑算法的模型，在優化結果中，局部材料漂浮現象得到很大限制，優化方案的性能也有所提升。
03拓撲優化：筋條設計制造約束
說明：能夠在設計空間中生成筋條模式，筋條的平均距離、厚度和方向都是可控的。
使用方法：RIB_DESIGN、RIB_CS、RIB_DIRECTION、RIB_DISTANCE、RIB_THICKNESS。
對比案例：右邊的優化結果中存在更多筋條，更好的結構控制（厚度和距離），無材料堆積，但更強的制造約束在一定程度上會削弱結構性能。
04用戶自定義設計響應
說明：允許用戶基于Abaqus用戶子程序創建自己的響應，用戶可以創建基于應力或塑性的響應。在一次優化中，可以使用多個響應。
案例：層壓板失效準則、塑性應變響應。
05尺寸優化：加強筋約束
說明：在尺寸優化中，生成筋條結構，加強筋的厚度取決于為局部體積約束指定的直徑。
優化案例：引入局部體積約束的方案，在保持優化質量的同時，加入筋條結構。
06基于慣性釋放方法的優化
說明：適用于無約束結構系統的建模。支持拓撲、尺寸和形狀優化。
07計算恢復能力
說明：允許用戶繼續過早結束的優化，支持修改最大迭代步數和收斂設置。這與重啟動不同，因為保留上一個循環中計算的所有優化參數。從上次停止的地方，繼續優化。
08起筋優化：平面對稱
說明：基于敏度法的起筋優化支持平面對稱約束，提升結果的可制造性。
09塑性應變幅度響應
說明：可以為基于靈敏度的優化類型（形狀、起筋、尺寸、拓撲）選擇 PEMAG（塑性應變幅度）設計響應。該響應支持Neuber和Glinka塑性修正因子，可以采用線性工況快速計算塑性。該響應可用于近似疲勞塑性和局部塑性效應。
10組運算符（GROUP OPERATOR）
說明：采用Abaqus替代 Tosca，對節點和單元組進行運算。用戶定義的節點和單元group，可以包含更大的數據量。
使用方法：在OPTIONS命令里，激活DRESP_GROUP_OPER_AGGREGATION=ON。
11基于電磁的拓撲和形狀優化
說明：從2022版本開始，Tosca可以結合CST進行電磁的拓撲和形狀優化。
總的來說，目前Tosca專注于優化求解器開發，求解調用達索系統SIMULIA旗下各個軟件使得Tosca優化功能可以覆蓋結構、電磁、流體領域。例如：Tosca+Abaqus開展結構優化、Tosca+Abaqus+fe-safe開展疲勞優化、Tosca+Isight開展參數優化和非參數優化。Tosca+CST開展電磁優化。Tosca聯合流體軟件開展內流道拓撲優化。
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