SIMULIA Tosca Structure

ダッソー・システムズ製品
CAE解析

SIMULIA Tosca StructureはAbaqus・ANSYS・MSC Nastranなどの汎用FEA（有限要素）ソルバーと組み合わせてトポロジー・形状・ビードを最適化するノンパラメトリック構造最適化ツールです。
ノンパラメトリックな形状変更で、非線形解析と疲労解析の最適化に効果があります。
SIMULIA EXTENDED PACKAGINGをご購入いただくことで、トークン数によって以下の機能をフレキシブルに使用できます。

FEAシミュレーションにもとづいた
構造最適化により製品開発・市場投入の期間短縮、市場の技術革新を推進します

Tosca Structureは、材料・軽量化に関して最適化された設計構想を作成します。
設計初期段階における最適化によって製品開発・市場投入までの期間短縮を実現します。
最適化された製品設計によって、市場における競争力を促進できます。

Point1

高度なシミュレーション
機能
Point2

より耐久性の高い
軽量な設計
Point3

解析から設計/製造への
スピーディな転換
Point4

製品開発・市場投入の
期間短縮
Point5

市場の技術革新を
促進

高度なシミュレーション機能

Tosca Structureは、最適化テクノロジーによって、高品質のシミュレーション結果が得られます。
材料や形状の非線形などの高度なシミュレーション機能を活用すると同時に、最適化の可能性を最大限に活かすことができます。

最先端FEA・耐久性解析用ソルバーとのシームレスな統合
既存ナレッジとモデルの直接利用
パラメータ化を行わずに設計できる高い柔軟性
形状のモーフィング機能を使用してカンタン・スピーディに異なる設計案を作成し、中間でのCAD変換回避
非線形解析や耐久性解析でよりリアルな最適化を実現
同時最適化による静的要件・動的要件・熱的要件の実現
複雑な製造条件への対応可能
確認計算解析の自動実行・CADシステムへの直接データ転送

Tosca Structureの活用による
経済的メリット

Tosca Structureは、材料・軽量化に関して可能性のある最適化設計構想を作成し、設計初期段階における最適化による製品開発・市場投入までの期間短縮を実現します。最適化された製品の設計によって、市場における競争力を促進できます。

既存のIT投資を経済的に利用できます。
より耐久性が高く、軽量な設計を実現します。
解析から設計/製造へのスピーディな転換できます。
最適化された製品が市場の技術革新を促進します。

柔軟性の高いトポロジー・シェイプ・ビード・サイジングの最適化を可能にする
SIMULIA Tosca Structureの解析機能

Tosca Structureは、以下のモジュールで構成されるノンパラメトリック構造最適化ツールです。

Tosca Structure.topology（トポロジー最適化）: 軽量で剛性の高い設計案を創り出します。

Tosca Structure.shape（シェイプ最適化）: 設計の改善によって耐久性・強度を向上します。

Tosca Structure.bead（ビード最適化）: 有効なビードパータンの強度化で騒音を低減します。

Tosca Structure.sizing（サイジング最適化）: 板厚の最適化による静的挙動・動的挙動の最適化を実現します。

Tosca Structure（プリ・ポスト）: 個々のCAE環境にシームレスに統合されたGUIを選択できます。

軽量で剛性の高い設計案を創出
Tosca Structure.topology
（トポロジー最適化）

軽量で剛性の高い設計案を創り出します。軽量ですぐに製造できる製品設計を作成し、製品化までの期間短縮、実験・試作品制作の回数を削減します。

設計の改善による耐久性・強度向上を実現
Tosca Structure.shape
（シェイプ最適化）

部品の表面形状の自動変更によって、応力・ひずみ・損傷やそれらの組み合わせを最小化することで、耐久性や強度を改善する設計案を創出します。（設計変数は表面節点の座標）。

有効なビードパターンによる強化で騒音低減
Tosca Structure.bead
（ビード最適化）

シェル（板）構造の静的特性と動的特性を向上させます。製造上の制約・複雑な形状・現実的な荷重を考慮して最適なビードレイアウトを生成します。

板厚最適化による静的挙動・動的挙動の向上
Tosca Structure.sizing
（サイジング最適化）

重量・強度・動的挙動の間の最適な関係を見つけることで、材料を削減し快適性を向上します。

個々のCAE環境にシームレスの統合されたGUIを選択可能
Tosca Structureプリ・ポスト

Abaqus/CAE最適化モジュール

Abaqus/CAE環境における最適化の設定・実行・ポスト処理が可能です。（Abaqusモデルのみ）日本語環境での設定と日本語マニュアルを用意しています。
※Abaqus/CAEライセンス必須

Tosca Structure.gui

FEAモデル（Abaqus・ANSYS・MSC Nastran）に対応しています。
コマンドベースで最適設計の作成ができます。
Tosca Structure.viweで結果を可視化できます。

その他プリ・ポストモジュール

Tosca ANSA environment
ANSAの環境内で最適化処理ができます。（Abaqus・ANSYS・MSC Nastranモデル対象）
Tosca Extension for ANSYS Workbench
ANSYS Workbench環境内で最適化処理が
できます。（ANSYSモデル対象）※各ライセンス必須

大型風力タービンの剛性と強度要件の充足
Tosca Structure.topology
（トポロジー最適化）

質量を40％削減した軽量鋳造構造を実現

大型風力タービンの剛性と強度の要件を満たすことは容易ではありません。メインフレームの再設計を行う場合には、最適な振動挙動を持つ経済的な設計をする必要があります。

静的基準と動的基準を満たす軽量構造のため、メインフレームのトポロジー最適化が実施されました。最適化の際には、アンダーカットを避けるなど、生産可能な設計となるように製造上の制約が考慮されました。質量の低減は40％近くに達し、実行可能な最終設計と開発プロセスの短縮が実現しました。

シャーシコンポーネントの重量最適化
Tosca Structure.shape
（シェイプ最適化）

損傷を初期値から60％軽減

シャーシコンポーネントの重量最適化のため、強度・疲労・塑性・剛性などの複数の制約を考慮する必要がありました。

剛性に関する制約が満たされていないため、複数荷重の損傷条件と破壊荷重での最大許容歪みを考慮に入れた、リアホイール・キャリアの設計変更が必要になりました。Tosca Structureを使用して、間違い易いモデルの簡素化や時間のかかるパラメーター化を行うことなく、既存モデルをそのまま用いてシェイプ最適化を実行しました。
20回にわたる自動解析ステップを経て、初期設計に比べて性能向上・軽量化された設計を得ることができました。

自動車用マフラーの
最適挙動による騒音問題の解決
Tosca Structure.bead
（ビード最適化）

わずか3回の有限要素解析でビード・レイアウトを作成

騒音問題が動機となり、技術者たちにとってマフラーの最適な動的挙動を見つけることが課題になっています。剛性や振動挙動などの主要品質要因を満たさなければなりません。

騒音を減らして構造上の剛性を高めるため、板構造にビード・パターンが成形されました。Tosca Structure.beadの自動ループによって、わずか3回の有限要素解析後、最適なビード・レイアウトが得られました。解析から製造プロセスにかかる時間を短縮するために、製造上の制約を考慮して最適化が実施されました。

ボディ・イン・ホワイトの
大幅な軽量化の実現
Tosca Structure.sizing
（サイジング最適化）

重量・強度・動的挙動の最適化で15％軽量化

環境効率（eco-efficiency）の向上は、自動車業界の主要目標の一つです。ボディ・イン・ホワイトの大幅な軽量化を実現するには、重量・強度・動的挙動の間で最適なバランスを見つける必要があります。

軽量化を目標として、Tosca Structure.sizingはシェルの板厚を、要素レベルで、グループごと・個別に最適化します。この方法によって、ボディ・イン・ホワイトの最適な静的・動的挙動を見つけることができます。複数の複雑な荷重シナリオ・強度。製造上の制約を考慮して、Tosca Structure.sizingは環境効率の全体的な向上のために、性能と生産に関する目標を満たすことを支援します。