TOSCA Structure est un système modulaire d'optimisation non-paramétrique des structures développé par la société allemande FE-Design.

Suivant un processus itératif, TOSCA Structure permet la réalisation d'optimisations Topologique (TOSCA Structure.topology), de forme (TOSCA Structure.shape) ou de raideur (TOSCA Structure.bead).

Optimisation Topologique

TOSCA Structure.topology aide au design des pièces dès le début de la phase de conception en déterminant la forme la plus légère répondant aux exigences de tenue mécanique (raideur, fréquences propres…) et respectant les contraintes fonctionnelles (chargements, fixations, dimensions…).

Les zones de la géométrie inutiles au passage des efforts sont supprimées, le résultat de l'optimisation sert alors de proposition pour le design définitif.

Optimisation d'une ferrure

(Avec l'aimable autorisation de BMW Motoren GmbH)

Optimisation De Forme

TOSCA Structure.shape intervient dans la phase de finalisation du design. A partir de l'analyse des contraintes, la surface de la structure est modifiée afin de respecter l'objectif d'optimisation (contrainte maximale, fréquence propre…).

Optimisation d'une bielle.

Réduction de la contrainte maximale de 17% en 5 itérations.

(Avec l'aimable autorisation de FORD Werke AG)

Optimisation De Raideur

TOSCA Structure.bead recherche le rainurage optimal des plaques afin d'améliorer leur raideur de flexion ou d'obtenir la première fréquence propre souhaitée.

Optimisation d'un couvercle de réservoir

Utilisation de solveur Eléments finis Externe

Le calcul d'optimisation de TOSCA Structure est un processus itératif. A chaque itération, le(s) calcul(s) mécanique(s) (nombre illimité de cas de charges) de la structure est réalisé par un solveur éléments finis externe.

Les solveurs et pré/post-processeurs les plus courants sont interfacés avec TOSCA Structure. La partie mécanique de la résolution ne diffère pas des calculs classiques. Des modèles existants peuvent être utilisés directement pour l'optimisation.

Solveur Elements finis interfacés : NX Nastran, ABAQUS, ANSYS, MSC.Marc, MSC.Nastran, PERMAS

Post-processeur interfacés : FEMAP, I-DEAS, ABAQUS/Viewer, ANSYS, MEDINA, MSC.Patran

Boucle complète de conception

Une boucle complète peut être éffectuée grâce aux différents modules de TOSCA Structure pour partir de la pièce d'origine et revenir dans l'environnement CAO avec une géométrie optimisée.

TOSCA Structure.Smooth adapte le résultat de l'optimisation topologique en lissant la surface extérieure. La géométrie optimisée peut alors être importée dans un logiciel CAO ou dans un pré-processeur Eléments finis pour relancer un calcul de vérification.

                Géométrie initiale                   Résultat de l'optimisation topologique

  Iso-Surface de la distribution matériau                Résultat du lissage

Modules complémentaires

TOSCA Structure.view est un viewer 3D gratuit permettant de visualiser les résultats de l'optimisation ainsi que l'évolution de la géométrie au cours des itérations. TOSCA Structure.view est basé sur la technologie de GLview Express développé par la société norvégienne Ceetron.

TOSCA Structure.advanced augmente les possibilités d'optimisation topologique et d'optimisation de forme :

       - Multiplication des zones d'optimisation

       - Maillage adaptatif en cours de processus

       - Suppression des éléments inutiles pour améliorer les performances

       - Optimisation de forme basée sur des calculs de fatigue (FEMFAT, FALANCS, MSC.Fatigue)

       - Optimisation de forme des zones de contacts pour homogénéiser les pressions de contact

       - Utilisation de matériaux non linéaires dans les optimisations de forme

       - Intégration d'applications tierces via des développements personnalisés.

Nesys Engineering s'est associé à la société FE-Design pour être en France le centre de compétence technique de la suite TOSCA Structure. N'hésitez pas à nous contacter pour plus d'informations sur des solutions.

Des données plus complêtes se trouvent aussi sur le site de FE-Design : www.fe-design.com

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