Effiziente Topologieoptimierung mit Tosca | CENIT

Tosca Effiziente Topologieoptimierung

Höher, schneller, weiter! Optimales Design und Materialausnutzung sind die Grundlage anspruchsvoller Ingenieursanwendungen. Tosca erweitert das SIMULIA-Produktportfolio um ein leistungsstarkes Topologie- und Formoptimierungswerkzeug. Schnittstellen zu den gängigen FE-Lösern (Abaqus, ANSYS, MSC Nastran) ermöglichen dabei eine flexible Einbindung in Ihre bestehende Softwareumgebung.

Funktionalität

SIMULIA Tosca realisiert iterative, nicht-parametergebundene Optimierung basierend auf flexiblen Zielfunktionen auch unter komplexen geometrischen und materiellen Nichtlinearitäten. Die Strukturantwort wird dabei in jedem Designzyklus durch eine FE-Lösung neu berechnet und die Optimierungshistorie kann in Post-Processing-Umgebungen dargestellt und nachvollzogen werden.

Tosca deckt dabei ein weites Spektrum an Optimierungsaufgaben ab.

Module

Dieses Modul ermöglicht optimale Formfindung in einem vordefinierten Bauraum und kann durch Einbindung im frühen Designprozess die Entwicklungsdauer und -kosten maßgeblich reduzieren. Durch spezifische geometrische sowie prozessbedingte Randbedingungen ist eine realistische und realisierbare Lösung für eine Vielzahl von Fertigungsmethoden möglich.

Tosca Structure shape verbessert das gefundene Design um zum Beispiel auftretende Spannungsspitzen durch kleine Änderungen an der Oberfläche zu eliminieren. Eine solche Nachbearbeitung verbessert das Langzeitverhalten des Bauteils und kann damit maßgeblich die Lebensdauer der Baugruppe beeinflussen.

Dieses Modul optimiert die mechanischen sowie akustischen Eigenschaften dünnwandiger Strukturen durch Ausbildung von Sicken. Dabei wird die Position und Geometrie der Sicke unter gewählten Randbedingungen wie Massenerhalt, Systemsteifigkeit oder verbesserte dynamische Strukturantwort algorithmisch determiniert.

Tosca/Structure sizing ist ein wertvolles Werkzeug für die Berechnung optimierter Blechstärken unter Berücksichtigung der aufgebrachten Lasten und ermöglicht damit einen zielführenden Konstruktionsprozess. Eine typische Anwendung ist die Optimierung von Autokarosserien, aber auch die Windenergie- und Luft- und Raumfahrtbranche profitieren von Blechstärkenoptimierungen. Neben Blechstärken können mit Tosca/Structure sizing auch die Radien der Querschnitte runder Balkenelemente optimiert werden. Sie gewinnen durch den technischen Fortschritt in der additiven Fertigung zunehmen an Bedeutung. Hier in Form von filigranen Gitterstrukturen (lattice structures build up by 3D printer).

Neben Tosca Structure ermöglich Tosca Fluid auch die Optimierung von Strömungsfeldern. So können unter anderem die Formen von Abzweigungen in Lüftungskanälen optimiert werden, bis hin zu Formstücken, die bei geringem Druckverlust einen ungestörten Durchfluss an Luft sicherstellen.