In a topology optimization setting, design-dependent fluidic pressure loads pose several challenges as their direction, magnitude, and location alter with topology evolution. This paper offers a compact 100-line MATLAB code, TOPress, for topology optimization of structures subjected to fluidic pressure loads using the method of moving asymptotes. The code is intended for pedagogical purposes and aims to ease the beginners' and students' learning toward topology optimization with design-dependent fluidic pressure loads. TOPress is developed per the approach first reported in Kumar et al. (Struct Multidisc Optim 61(4):1637-1655, 2020). The Darcy law, in conjunction with the drainage term, is used to model the applied pressure load. The consistent nodal loads are determined from the obtained pressure field. The employed approach facilitates inexpensive computation of the load sensitivities using the adjoint-variable method. Compliance minimization subject to volume constraint optimization problems is solved. The success and efficacy of the code are demonstrated by solving benchmark numerical examples involving pressure loads, wherein the importance of load sensitivities is also demonstrated. TOPress contains six main parts, is described in detail, and is extended to solve different problems. Steps to include a projection filter are provided to achieve loadbearing designs close to~0-1. The code is provided in Appendix~B and can also be downloaded along with its extensions from \url{https://github.com/PrabhatIn/TOPress}.


翻译:在拓扑优化中,设计相关的流体压力载荷对于其方向、大小和位置的变化会导致诸多挑战。本文提供了一个简洁的100行MATLAB代码——TOPress,用于基于移动渐近线方法(MMA)进行设计相关的流体压力载荷下的结构拓扑优化。代码旨在用于教学目的,并旨在帮助初学者和学生了解设计相关的流体压力载荷下的拓扑优化。TOPress基于Kumar等人(Struct Multidisc Optim 61(4):1637-1655,2020)首次报道的方法开发而成。在应用压力场时,采用Darcy定律结合排水项进行建模,并根据得到的压力场确定相应的一致节点载荷。该方法利用伴随变量法进行载荷灵敏度的廉价计算。对于给定的体积约束,采用合规性最小化的优化问题进行求解。通过解决涉及压力载荷的基准数值示例,论文证明了代码的成功和效力,还演示了载荷灵敏度的重要性。TOPress包括六个主要部分, 并提供了详细描述和拓展以解决不同问题。为了实现靠近0-1的承载设计,还提供了包含投影滤波器的步骤。代码可以在附录B中找到,也可以从\url{https://github.com/PrabhatIn/TOPress}下载。

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