LS-TaSC概述及2023R1新功能介绍

专业结构优化软件LSTaSC的技术解读与最新功能演示

LSTaSC致力于解决复杂非线性结构系统优化设计挑战，包括大变形、动态载荷、接触条件等问题，支持包含Windows和Linux系统的广泛操作平台。面向所有LSDYNA用户免费开放，并可在https://ftp.lstc.com/user/lstasc/网站获取最新版本，2023R1版本已于今年三月发布。本篇技术文章将深入探讨LSTaSC的主要功能、结构设计优化问题分类、采用的技术与算法，以及制造工艺约束的定义。随后，文章将详细介绍LSTaSC 2023R1版本的新特性。

LSTaSC概述与集成功能

LSTaSC提供了一整套集成解决方案，无缝对接LSDYNA、LSPrePost与LSOPT的图形用户界面，实现了一系列优化与分析功能：




自动调用与集成：LSTaSC在优化计算过程中自动调用LSDYNA执行有限元分析，提取结果用于优化设计。用户界面还允许直接调用LSPrePost修改有限元模型，并可视化当前迭代设计的分析结果。

为优化设计定制界面：LSTaSC为用户提供了一种作为LSOPT设计流程中求解模块的集成化方法，特别适用于解决复杂的多层次优化设计问题。

结构优化设计的分类与关键技术


LSTaSC通过多维度的优化策略解决结构设计问题：

结构拓扑优化：寻找在限定设计区域内材料的最佳分布，以多个体积分数作为设计变量，通过迭代更新材料分布和结构形状，尤其适合解决具有多约束与复合工况问题。

结构尺寸优化：调整薄壁结构的厚度分布，满足结构强度、频率等性能要求，确保其在给定工况下的性能裕度。

结构形状优化：使用自由表面设计方法修改结构表面形状，以均匀应力分布为目标，减少或避免应力集中，提升结构整体性能。

计算过程中的敏感度与求解算法

灵敏度分析：LSTaSC自适应采用数值梯度或解析梯度方法计算结构响应的敏感度，必要时可直接利用用户提供的敏感度数据。

优化算法：支持结构拓扑优化的准则方法与映射子梯度算法，针对不同优化需求。形状优化部分应用自由形状设计方法结合非参数化技术，生成均匀应力分布的结构。

制造工艺约束的定义与应用

LSTaSC提供了多样化的制造工艺约束定义选择，包括但不限于对称约束、拉伸约束、单面与双面铸造约束、挤压与循环工况控制，满足不同工艺流程的需求。

2023R1版本新特性

模态配合设计优化：为壳单元厚度设计优化，聚焦结构的基阶模态最大化，并符合特定频率约束，支持性能易于跟踪的方法或直接设置频率目标，实现高性能模态结构设计。

多学科设计优化升级：针对碰撞、静力与模态三个工作条件下的设计优化，允许用户显著定位某工况的重要性，优化结构参数使得在多工况下达到理想平衡。

第三方有限元软件分析支持：LSTaSC 2023R1增强了兼容性，可通过JSON或LSDYNA关键字文件格式，整合第三方有限元分析结果与灵敏度数据，支撑多样化的设计优化计算。

铸件尺寸控制创新：针对一体铸造结构部件设定最小和最大尺寸，通过厚度控制选项灵活调整尺寸约束，有效管理结构设计的制造可行性。

应用案例拓展

汽车B柱侧碰设计：通过LSTaSC对结构强度与轻量化目标进行综合优化，确保在特定侧碰条件下满足安全性能与材料效率的双重要求。

Crash Box探索：在混合模型的选择下，侧重于碰撞工况下的安全性能与结构优化，同时考察模态响应，实现均衡设计。

引擎盖多学科优化：协同考虑结构刚度、变形位移与能量吸收能力，多工况（碰撞、静力与模态）同时作用下的优化设计展现出多目标协调性能。

最差工况设计策略与细粒度优化分析：面对NCAP测试要求的复杂性，LSTaSC提供了基于最差条件下的多学科设计策略，逻辑清晰处理16个不同碰撞点的优化问题，实现从计划到结果的一致性优化。

总结与展望

LSTaSC致力于构建高效的、面向多级非线性问题的结构优化框架，凭借强大的数值分析和集成优化能力，成为满足现代工程设计需求的有力工具。通过简洁的集成界面与灵活的优化策略，助力设计工程师在面对复杂约束与大面积优化空间时，展现出高效、精准的设计创新。

未来，本技术解读将继续关注LSTaSC的更新动态，针对更多复杂工程问题提供专业的优化解决方案和技术支持。在此我们鼓励您探索LSTaSC的潜力，通过实际案例实现个性化设计输入与优化输出，为工程设计带来更高的效率与最优解。