【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于隧道衬砌围岩约束与应力模拟，尤其涉及一种衬砌围岩三维约束批量建模方法及系统。
技术介绍
1、隧道工程是目前交通领域的重点工程结构，但随着隧道修建的进展，越来越多的隧道开始在地质条件恶劣的地方修建，这样对隧道施工和通车运营过程的中的安全检测评价提出的更高的要求，目前关于隧道施工和运营安全的研究主要包括理论分析、现场试验、室内试验和数值模拟等方法，但现场试验和模型试验需要耗费大量的人力物力试验工况各方面受到较大的约束，而理论分析由于对很多结构的力学机理不明确，理论方面也存在较大的误差；数值仿真成为分析隧道安全的重要手段，数值仿真主要是以有限元为主，在进行高精度模拟时，数值模型单元数量是影响计算速度的决定因素，特别是涉及一些特殊的材料和工况模拟对于单元数量的要求较高。
2、专利技术人发现，为了减少单元数量，在隧道数值模拟中常常将隧道的围岩结构进行简化，目前常用方式主要是采用弹簧单元模拟围岩荷载和约束作用，但这种方式在abaqus中受限制较大，弹簧一般用于二维模型，在三维模型中应用方法较少，并且计算速度受弹簧数量影响较大；并且，隧道因其结构的不规则性，在设置约束连接时，现有技术采用的是在不同位置点处手动设置连接器来保证仿真效果，手动设置连接器的方式影响仿真效率，不适应批量建模需求。
技术实现思路
1、本专利技术为了解决上述问题，提出了一种衬砌围岩三维约束批量建模方法及系统，本专利技术利用脚本批量建立连接器模型的方式解决了手动设置连接器影响仿真效率的问题，将连接器的
2、为了实现上述目的，本专利技术是通过如下的技术方案来实现：
3、第一方面，本专利技术提供了一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，包括：
4、建立隧道衬砌三维几何模型和壳模型；
5、利用预设的脚本进行批量建模，得到多个连接器；
6、所有连接器设置在所述隧道衬砌三维几何模型和所述壳模型之间，利用多个连接器模拟围岩荷载和约束作用；将每个连接器的属性设置为弹塑性和失效结合的模式。
7、进一步的，根据隧道实际机构，设置隧道衬砌轮廓，在隧道衬砌轮廓的基础上继续建立扩充一定距离的隧道外轮廓；根据隧道衬砌轮廓建立隧道衬砌三维几何模型，根据隧道外轮廓建立壳模型。
8、进一步的，根据隧道衬砌轮廓外形特征对隧道衬砌三维几何模型进行区域划分，根据隧道衬砌三维几何模型区域划分情况对壳模型划分同样的区域；将隧道衬砌三维几何模型和壳模型模型进行装配。
9、进一步的，脚本运行过程中输入连接器初始端节点集合名称、末端节点集合名称、连接器长度和刚度；连接器长度根据建模过程中的壳模型和隧道衬砌三维几何模型的距离设定，连接器刚度根据围岩等级进行设定。
10、进一步的，隧道衬砌三维几何模型为三心圆结构。
11、进一步的，设置连接器属性首先设定坐标系，在隧道轮廓的上拱处、拱脚左右两侧和仰拱处分别建立柱坐标系。
12、进一步的，将不同位置的连接器设置相应的坐标系，然后设置连接器的属性。
13、第二方面，本专利技术还提供了一种衬砌围岩三维约束批量建模系统，包括：
14、模型建立模块，被配置为：建立隧道衬砌三维几何模型和壳模型；
15、连接器建立模块，被配置为：利用预设的脚本进行批量建模，得到多个连接器；
16、连接器属性设置模块，被配置为：所有连接器设置在所述隧道衬砌三维几何模型和所述壳模型之间，利用多个连接器模拟围岩荷载和约束作用；将每个连接器的属性设置为弹塑性和失效结合的模式。
17、第三方面，本专利技术还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现了第一方面所述的衬砌围岩三维约束批量建模方法的步骤。
18、第四方面，本专利技术还提供了一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现了第一方面所述的衬砌围岩三维约束批量建模方法的步骤。
19、与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
20、1、本专利技术中建立模型时，将围岩模型简化为壳模型，简化了模型和计算量，同时，利用预设的脚本进行批量建模，得到多个用于模拟围岩荷载和约束作用的连接器，解决了手动设置连接器影响仿真效率的问题，将连接器的属性设置为弹塑性+失效模式，可以精确模拟围岩弹塑性特征和失效的过程，与实际结构中结构力学失效较为一致，在简化模型和降低计算量的基础上，保证了仿真模拟结果的精确度；
21、2、本专利技术可以利用abaqus自带功能，结合脚本和参数设置有效的模拟隧道衬砌围岩约束情况，建模类型更加灵活，可以有效减小计算量，提高计算效率；
22、3、本专利技术提供的连接器批量建模脚本，实现连接器的批量建模，比传统连接器建模方法具有更高的效率和精度；
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1.一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，根据隧道实际机构，设置隧道衬砌轮廓，在隧道衬砌轮廓的基础上继续建立扩充一定距离的隧道外轮廓；根据隧道衬砌轮廓建立隧道衬砌三维几何模型，根据隧道外轮廓建立壳模型。
3.如权利要求2所述的一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，根据隧道衬砌轮廓外形特征对隧道衬砌三维几何模型进行区域划分，根据隧道衬砌三维几何模型区域划分情况对壳模型划分同样的区域；将隧道衬砌三维几何模型和壳模型模型进行装配。
4.如权利要求1所述的一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，脚本运行过程中输入连接器初始端节点集合名称、末端节点集合名称、连接器长度和刚度；连接器长度根据建模过程中的壳模型和隧道衬砌三维几何模型的距离设定，连接器刚度根据围岩等级进行设定。
5.如权利要求1所述的一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，隧道衬砌三维几何模型为三心圆结构。
6.如权利要求5所述的一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特
7.如权利要求6所述的一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，将不同位置的连接器设置相应的坐标系，然后设置连接器的属性。
8.一种衬砌围岩三维约束批量建模系统，其特征在于，包括：
9.一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，该程序被处理器执行时实现了如权利要求1-7任一项所述的衬砌围岩三维约束批量建模方法的步骤。
10.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现了如权利要求1-7任一项所述的衬砌围岩三维约束批量建模方法的步骤。
...【技术特征摘要】
1.一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，包括：
2.如权利要求1所述的一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，根据隧道实际机构，设置隧道衬砌轮廓，在隧道衬砌轮廓的基础上继续建立扩充一定距离的隧道外轮廓；根据隧道衬砌轮廓建立隧道衬砌三维几何模型，根据隧道外轮廓建立壳模型。
3.如权利要求2所述的一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，根据隧道衬砌轮廓外形特征对隧道衬砌三维几何模型进行区域划分，根据隧道衬砌三维几何模型区域划分情况对壳模型划分同样的区域；将隧道衬砌三维几何模型和壳模型模型进行装配。
4.如权利要求1所述的一种衬砌围岩三维约束批量建模方法，其特征在于，脚本运行过程中输入连接器初始端节点集合名称、末端节点集合名称、连接器长度和刚度；连接器长度根据建模过程中的壳模型和隧道衬砌三维几何模型的距离设定，连接器刚度根据围岩等级进行设定。
5.如权利要求1所...
【专利技术属性】
技术研发人员：吕高航，刘健，韩勃，张霄，解全一，崔立桩，周立志，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：
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