1.一种盾构隧道接缝防水弹性密封垫的设计方法,其特征在于,包括:根据目标工程的盾构管片沟槽形状、防水弹性密封垫外轮廓和采用B样条曲线描述的弹性密封垫初始设计方案孔洞,建立有限元模型;基于上述初始设计方案,在所述有限元模型中进行弹性密封垫设计的模拟仿真;利用显式拓扑优化方法对所述模拟仿真的结果进行迭代优化设计,得到最终孔洞B样条曲线显式表达,确定满足设计要求的弹性密封垫断面;其中:在所述有限元模型中进行所述弹性密封垫设计的模拟仿真,包括:- 施加外荷载,模拟所述弹性密封垫的施工装配过程;- 考虑接触非线性边界条件的结构优化,用于模拟所述弹性密封垫与沟槽之间、密封垫与密封垫之间的接触;- 考虑弹性密封垫的孔洞为自接触,模拟密封垫孔洞在压缩过程的力学特征;- 考虑弹性密封垫材料非线性,用于模拟弹性密封垫的物理力学特性;- 考虑弹性密封垫变形的几何非线性,用于模拟密封垫在压缩过程中的大变形特征。
2.根据权利要求1所述的盾构隧道接缝防水弹性密封垫的设计方法,其特征在于,所述建立有限元模型,其中:确定弹性密封垫的外轮廓形状,创建拓扑优化设计区域,采用B样条曲线描述的弹性密封垫初始设计方案孔洞,进行网格划分,建立有限元网格模型。
3.根据权利要求1所述的盾构隧道接缝防水弹性密封垫的设计方法,其特征在于,所述施加外荷载,模拟所述弹性密封垫的施工装配过程,包括:在所述有限元模型中创建管片沟槽,模拟管片密封沟槽对所述弹性密封垫的侧限作用;所述管片沟槽与所述弹性密封垫设置接触,当管片沟槽与所述弹性密封垫接触时,通过接触面对所述弹性密封垫施加接触压力。
4.根据权利要求3所述的盾构隧道接缝防水弹性密封垫的设计方法,其特征在于,所述考虑接触非线性边界条件的结构优化,包括:设置所述有限元模型的边界条件,在所述管片沟槽的下表面施加所有自由度约束,在所述弹性密封垫的上盖板表面施加垂向位移边界条件。
5.根据权利要求4所述的盾构隧道接缝防水弹性密封垫的设计方法,其特征在于,所述考虑接触非线性边界条件的结构优化,包括:设置目标函数,所述目标函数为接触应力的函数,所述接触应力为多个接触面最小中位接触应力,或者为多个接触面平均接触应力的最小值。
6.根据权利要求4所述的盾构隧道接缝防水弹性密封垫的设计方法,其特征在于,在所述有限元模型中进行所述弹性密封垫设计的模拟仿真,还包括:设置材料参数,所述弹性密封垫材料采用橡胶超弹性Mooney-Rivlin模型或Yeoh 模型,设置所述有限元模型中的接触面法向和切向接触特性。
7.根据权利要求1所述的盾构隧道接缝防水弹性密封垫的设计方法,其特征在于,在所述有限元模型中进行所述弹性密封垫设计的模拟仿真,还包括:设置约束条件,所述约束条件为:弹性密封垫的上表面反力不大于盾构机装配力,且不大于导致盾构管片沟槽破坏的装配力,孔洞尺寸满足生产工艺要求。
8.一种盾构隧道接缝防水弹性密封垫的设计系统,其特征在于,包括:有限元模型建立模块:根据目标工程的盾构管片沟槽形状、防水弹性密封垫外轮廓和采用B样条曲线描述的弹性密封垫初始设计方案孔洞,建立有限元模型;模拟仿真模块:基于上述初始设计方案,在所述有限元模型中进行弹性密封垫设计的模拟仿真;优化设计模块:利用显式拓扑优化方法对所述模拟仿真的结果进行迭代优化设计,得到孔洞B样条曲线显式表达,确定满足设计要求的弹性密封垫断面;其中,所述模拟仿真模块,包括:施工装配模拟子模块:用于施加外荷载,模拟所述弹性密封垫的施工装配过程;接触模拟子模块:考虑接触非线性边界条件的结构优化,用于模拟所述弹性密封垫与沟槽之间、密封垫与密封垫之间的接触;压缩过程模拟子模块:考虑弹性密封垫的孔洞为自接触,模拟密封垫孔洞在压缩过程的力学特征;物理力学特性模拟子模块:考虑弹性密封垫材料非线性,用于模拟弹性密封垫的物理力学特性;密封垫变形模拟子模块:考虑弹性密封垫变形的几何非线性,用于模拟密封垫在压缩过程中的大变形特征。
9.一种电子终端,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可用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法,或,运行权利要求8所述的系统。
10.一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可用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法,或,运行权利要求8所述的系统。