国际上比较知名的优化软件有德国FE-DESIGN公司的Tosca、美国Altair公司的OptiStruct和hyperstudy、ansys优化模块等。这几个软件在现代工业发展中起到了越来越重要的作用，应用也越来越广泛。针对这么多的优化软件，究竟哪一个是你想要的，这是让人头疼的问题。下面笔者就对这些软件逐一进行比较，分析各个软件的优劣，以便给读者一个参考。
1、Tosca vs OptiStruct
Tosca和OptiStruct同为国际上先进的无参结构优化软件，都具备对复杂结构进行拓扑、外形和条纹优化的能力，并可以对任意载荷情况的有限元模型进行优化。
表1 TOSCA–OptiStruct的比较
| TOSCA | OptiStruct |
求解器接口 | +ABAQUS, ANSYS, I-DEAS, MSC.Marc, MSC.Nastran, PERMAS | – 集成OptiStruct求解器 |
优化算法 | ± 最优标准和控制策略； +标准目标函数和约束； | ± 数学程序敏感***； + 标准目标函数和约束； |
前后处理器支持 | + ABAQUS/CAE、 ABAQUS/Viewer、 ANSYS、FEMAP、Hypermesh、 I-DEAS、MSC.Patran、 MEDINA | –Hypermesh、Hyperview |
由表1可见，两者在优化算法方面不相上下，而tosca在求解器接口和前后处理方面均要优于OptiStruct。
表2 TOSCA–OptiStruct拓扑优化比较
| TOSCAtopology | OptiStructtopology |
分析能力 | + 线***； + 非线***（接触、大变形，非线***材料）； | – 线*** |
支持单元 | + 优化区内可以采用大多数的2d和3d单元； + 非优化区内可以使用任何类型单元； | – 有单元类型*** |
***能 | + 由于采用标准求解器，对大型模型也非常有效； + 具有网格自适应划分功能，软单元的优化删除功能； | + 对中小型模型具有很好地分析***能； – 大型和超大型模型的分析***能； |
后处理 | + TOSCA.smooth； + 离散材料分布； | + OSSmooth； –连续材料分布； |
表3 TOSCA–OptiStruct形状优化比较
| TOSCAshape | OptiStruct Shape |
分析能力 | + 线***； + 非线***（接触、大变形，非线***材料）； | – 线*** |
支持单元 | + 可以使用所有类型单元 | – 单元选择有*** |
***能 | + 由于使用最优化标准而使优化周期比较短； + 优化周期对于设计变量没有依赖***； + 每个设计节点的完全解空间分布； | – 由于采用一般的优化算法，需要的优化周期较多； –优化周期数量对设计变量具有依赖***； –形状基础向量的***解空间； |
使用*** | + 通过节点***非常简单地实现无参形状优化 | – 需要形状基础向量定义的有参形状优化 |
表4 TOSCA–OptiStruct条纹优化比较
| TOSCA bead | Topography Optimization |
优化算法 | ± 最优标准和控制策略； – 标准目标控制函数和约束； + 不依赖于网格划分的求解结果； | ± 采用敏感***的数学编程； + 混合目标函数和约束； – 结果具有网格划分依赖***； |
使用*** | + 离散解，解释容易 | – 没有离散解，解释困难 |
表5 TOSCA–OptiStruct尺寸优化比较
| TOSCA | Optistruct Sizing |
分析能力 | ±可以对壳单元厚度和梁截面形状进行优化 | ±可以对壳单元厚度和梁截面形状进行优化 |
由上面的分项比较可知，在拓扑、形状、条纹优化方面，不论是分析能力、支持单元类型还是***能、使用***方面，Tosca均要优于Optistruct。
2、TOSCAshape vs HyperStudy
HyperStudy主要用于CAE环境下的DOE分析，可用于参数形状优化。
表6 TOSCA–HyperStudy形状优化对比
| TOSCAshape | HyperStudy |
求解器接口 | ±ABAQUS、ANSYS、I-DEAS、 MSC.Marc、MSC.Nastran、 PERMAS | ±ABAQUS、ANSYS、Radioss、MSC.Nastran、LS-dyna |
***能 | +由于使用最优化标准而使优化周期比较短； +优化周期对于设计变量没有依赖***； +每个设计节点的完全解空间分布； | – 由于采用了响应表面优化算法需要很多优化周期； – 求解具有很多设计变量的大型3D形状优化问题比较困难； – 形状基础向量的***解空间； |
使用*** | + 通过节点***非常简单地实现无参形状优化 | – 需要形状基础向量定义的有参形状优化 |
由表6可以看出，两种软件都支持多种求解器接口，但是在***能和使用***方面，TOSCA明显要优于HyperStudy。
3、TOSCA vs ANSYS优化模块
ANSYS软件的优化模块集成于ANSYS软件中，它必须和参数化设计语言完全***在一起才能发挥其优化设计功能，即APDL是优化设计的一个核心步骤。
表7 TOSCA–ANSYS优化对比
| TOSCA | ANSYS |
求解器 接口 | + ABAQUS、ANSYS、I-DEAS、MSC.Marc、MSC.Nastran、PERMAS | –ANSYS |
前后处理器支持 | + ABAQUS/CAE、ABAQUS/Viewer、ANSYS、FEMAP、 Hypermesh、I-DEAS、MSC.Patran、 MEDINA | –ANSYS |
产品状态、成本 | –附加产品，额外成本； +产品仍然在开发之中； | +包括在ANSYS中，没有成本； –已经停止了开发 ； |
表8 TOSCA–ANSYS拓扑优化对比 在求解器接口和前后处理器支持方面，TOSCA明显有多种选择，且其产品仍在更新开发之中。
| TOSCAtopology | ANSYStopology |
分析能力 | + 线***； + 非线***（优化区域外部的接触、材料非线***）； | – 线*** |
支持单元 | + 优化区内可以采用大多数的2d及3d单元； + 非优化区内可以使用任何类型单元； | –单元选择具有***： PLANE2、PLANE82、 SOLID92、 SOLID95、 SHELL93 |
优化算法 | ± 最优标准和控制策略； + 非交错分布； | ±数学编程； –交错分布； |
***能 | + 网格自动优化功能 | –不具有网格自动优化功能 |
后处理 | + TOSCAsmooth | –没有光滑后处理功能 |
在拓扑优化方面，不管是分析能力、支持的单元类型，还是优化算法、***能及后处理，TOSCA的功能明显要优于ANSYS。
表9 TOSCA–ANSYS形状优化对比
| TOSCAshape | ANSYSOpt |
分析能力 | + 线***； + 非线***； | +线***； + 非线***； |
优化算法 | ± 最优标准和控制策略； + 非交错分布； | ± 表面响应优化算法； + 通用优化算法； |
***能 | + 需要优化周期少； + 优化周期的数量不依赖于设计变量的数目； | – 需要很多优化周期； – 不能解决多于10个设计变量的优化问题； |
使用*** | +通过简单定义节点组进行无参形状优化； + 设计节点的不同耦合； | – 要求形状基础向量的参数形状优化 |
在形状优化方面，TOSCA与ANSYS在分析能力和优化算法上不相上下，而在***能和使用***方面，TOSCA要优于ANSYS。
通过几种常用的优化软件的对比可以看出，TOSCA在分析能力、支持的求解器接口以及前后处理器，使用***等方面均优于其他优化软件。由于具有众多支持的求解器及前后处理器，用户还可以在自己熟悉的求解器以及前后处理环境下工作，而不需培训来熟悉另外一个陌生的软件环境。
