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Tosca 2022新功能|SIMULIA 2022 新功能介绍

Tosca 2022新功能|SIMULIA 2022 新功能介绍

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达索系统SIMULIA的结构优化工具Tosca可以对具有任意载荷工况的有限元模型进行拓扑、形状、尺寸、起筋优化。

每种优化类型均支持接触、材料、几何非线性,支持位移、频率、应力、塑性应变、疲劳损伤等优化响应。


Tosca2022新版本已经正式发布

下面介绍一些比较重要的功能增强

01

拓扑优化:新的通用材料插值方法(MIMP)

说明:对于涉及质量相关对象(重力载荷、频率约束等)和应力约束的优化模型,加入MIMP对优化结果提升非常明显。


使用方法:默认情况下,MIMP不会激活。需要在OPT_PARAM命令里,写入卡片MAT_INTERPOLATION = MIMP激活。


两个对比案例:考虑MIMP材料插值的计算结果,存在更少的中间密度单元,优化方案更容易验证和几何重构。拓扑优化分析更易于使用、更具有可行性。

02

拓扑优化:新的最大路径算法(max member)

说明:新的最大路径算法更稳健,可以限制优化结构中的最大路径尺寸。防止局部材料漂浮,并且仅在违反的局部区域,才对结果产生影响。


使用方法:在DVCON_TOPO命令里,加入METHOD = LOCAL_VOLUME。


两个对比案例:加入新的最大路径算法的模型,在优化结果中,局部材料漂浮现象得到很大限制,优化方案的性能也有所提升。

03

拓扑优化:筋条设计制造约束

说明:能够在设计空间中生成筋条模式,筋条的平均距离、厚度和方向都是可控的。


使用方法:RIB_DESIGN、RIB_CS、RIB_DIRECTION、RIB_DISTANCE、RIB_THICKNESS。


对比案例:右边的优化结果中存在更多筋条,更好的结构控制(厚度和距离),无材料堆积,但更强的制造约束在一定程度上会削弱结构性能。


04

用户自定义设计响应

说明:允许用户基于Abaqus用户子程序创建自己的响应,用户可以创建基于应力或塑性的响应。在一次优化中,可以使用多个响应。


案例:层压板失效准则、塑性应变响应。


 05

尺寸优化:加强筋约束

说明:在尺寸优化中,生成筋条结构,加强筋的厚度取决于为局部体积约束指定的直径。


优化案例:引入局部体积约束的方案,在保持优化质量的同时,加入筋条结构。

06

基于惯性释放方法的优化

说明:适用于无约束结构系统的建模。支持拓扑、尺寸和形状优化。

07

计算恢复能力

说明:允许用户继续过早结束的优化,支持修改最大迭代步数和收敛设置。这与重启动不同,因为保留上一个循环中计算的所有优化参数。从上次停止的地方,继续优化。

08

起筋优化:平面对称

说明:基于敏度法的起筋优化支持平面对称约束,提升结果的可制造性。

09

塑性应变幅度响应

说明:可以为基于灵敏度的优化类型(形状、起筋、尺寸、拓扑)选择 PEMAG(塑性应变幅度)设计响应。该响应支持Neuber和Glinka塑性修正因子,可以采用线性工况快速计算塑性。该响应可用于近似疲劳塑性和局部塑性效应。

10

组运算符(GROUP OPERATOR)

说明:采用Abaqus替代 Tosca,对节点和单元组进行运算。用户定义的节点和单元group,可以包含更大的数据量。


使用方法:在OPTIONS命令里,激活DRESP_GROUP_OPER_AGGREGATION=ON。

11

基于电磁的拓扑和形状优化

说明:从2022版本开始,Tosca可以结合CST进行电磁的拓扑和形状优化。


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总的来说,目前Tosca专注于优化求解器开发,求解调用达索系统SIMULIA旗下各个软件使得Tosca优化功能可以覆盖结构、电磁、流体领域。例如:Tosca+Abaqus开展结构优化、Tosca+Abaqus+fe-safe开展疲劳优化、Tosca+Isight开展参数优化和非参数优化。Tosca+CST开展电磁优化。Tosca联合流体软件开展内流道拓扑优化。


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