[发明专利]一种土-管廊体系自动化数值建模方法及系统

说明书

本发明公开了一种土‑管廊体系自动化数值建模方法及系统，所述方法包括：将土‑管廊体系分解为土体和管廊两个独立结构；将部件尺寸转化成内核指令，并完成在GUI开发过程中的程序设计；将部件组装操作转化成内核指令，并完成在GUI开发过程中的程序设计；根据不同的接触类型，将土体和管廊的接触方式转化成内核指令，形成可选择菜单，并完成内核指令在GUI开发过程中的程序设计；通过内核指令完成管廊在土体中的布局，同时完成在GUI开发过程中的程序设计；将土‑管廊模型的网格划分转化成内核指令，并完成内核指令在GUI开发过程中的程序设计；完成可视化图形界面设计。通过本发明节约了大量建模时间，提高了工作效率。

技术领域

本发明属于土-管廊结构体系的计算机辅助设计领域，更具体地，涉及一种土-管廊体系自动化数值建模方法及系统。

背景技术

随着我国社会经济的发展和城市化进程的加快，土地资源的紧缺日益突出，合理的利用和开发地下空间资源则是解决城市可持续化发展的重要手段。伴随着我国管廊的加速建设，越来越多的国内外学者开展土-管廊相互作用体系的研究，目前常用的研究手段包括理论分析，试验研究以及数值模拟。相对于前两者，数值模拟研究更为经济和高效，在计算参数、模型建立、边界条件的选取以及本构模型等方面合理的情况下，是解决土-管廊体系研究分析的有效手段。

目前国内外学者利用大型商用有限元软件建立数值模型开展的研究已有很多，与此同时，在建立数值模型的时候存在一些问题：1、当前土-管廊体系数值模型的创建无法利用图形界面进行指令化建模，还依赖于手动操作；2、当前还无法针对单一因素(例如只改变管廊长度、截面形式以及埋深等)进行快速批量的建模；3、由于实体单元模型较难划分网格，目前研究中还多采用梁或者壳单元，因此很多细节因素无法考虑。究其原因主要数值模型的建立和分析是涉及多学科交叉的复杂问题，且由于土-管廊体系模型较大，尤其是综合管廊建设空间分布复杂，工作量巨大。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种土-管廊体系自动化数值建模方法及系统，由此解决现有土-管廊体系建模存在的需要依赖于手动操作，无法快速批量建模、建模准确率较低以及工作量大的技术问题。

为实现上述目的，按照本发明的一个方面，提供了一种土-管廊体系自动化数值建模方法，包括：

将土-管廊体系分解为土体和管廊两个独立结构；

将所述土体的尺寸和所述管廊的尺寸转化成第一内核指令，并完成所述第一内核指令在GUI开发过程中的程序设计；

将所述土体和所述管廊的组装操作转化成第二内核指令，并完成所述第二内核指令在GUI开发过程中的程序设计；

根据不同的接触类型，将所述土体和所述管廊的接触方式转化成第三内核指令，形成可选择菜单，并完成所述第三内核指令在GUI开发过程中的程序设计；

根据用户指令确定所述管廊的长度和所述管廊在所述土体中的空间布局，再根据所述管廊的空间布局对所述土体进行参数化剖分，将所述参数化剖分操作转化成第四内核指令，并完成所述第四内核指令在GUI开发过程中的程序设计；

将形成的土-管廊模型的网格划分操作转化成第五内核指令，并完成所述第五内核指令在GUI开发过程中的程序设计；

通过程序编译完成可视化图形界面设计。

优选地，所述土体的尺寸和所述管廊的尺寸包括所述土体的长、宽和高，所述管廊的长度及标准化的截面尺寸。

优选地，所述管廊在所述土体中的空间布局包括所述管廊在所述土体中所处的位置及所述管廊的数量。

优选地，在对所述土-管廊模型进行网格划分之前，所述方法还包括为所述土-管廊模型设置边界条件，所述边界条件包括滚轴边界、黏弹性边界和透射边界。