一种接缝密封垫孔型的设计方法、装置、设备及计算机可读存储介质与流程

本发明实施例涉及隧道工程技术领域，尤其涉及一种接缝密封垫孔型的设计方法、装置、设备及计算机可读存储介质。

背景技术：

随着我国城市化进程的快速发展，地铁、江河通道等隧道建设需求量极大，盾构隧道作为主要的隧道形式，具有重要的地位。地下工程的防水问题一直为广大技术人员所关注，而对于盾构隧道，由于长期受地下水的浸泡和腐蚀，防水性能至关重要。盾构法隧道的防水不仅关系到隧道使用功能的正常发挥，而且关系到隧道使用寿命的长短。盾构隧道防水包括管片自防水、接缝防水和手孔防水。其中，管片衬砌块在预制工厂制作，制作质量有保障，抗渗性能良好，最为成熟；接缝防水最为薄弱，也最为重要，所以盾构隧道防水的重点是管片块与块之间及环与环之间接缝的防水。由于隧道工程地质条件及隧道结构的差异，防水设计条件均不相同，因此常需进行大量的模拟试验，以选择合适的接缝防水材料及断面型式。目前，大部分工程均采用单一材质(化学稳定性好、耐老化及耐水性能优异)的三元乙丙多孔橡胶密封垫，也有采用三元乙丙多孔橡胶与吸水膨胀橡胶组成的复合密封垫。密封的原理是在一定的压力下，通过密封胶条内部孔的变形产生的内应力，使之在两个接触面产生巨大的应力而密封止水。

三元乙丙多孔橡胶密封垫为一定形状截面内开孔的结构形式，目前我国现有的盾构隧道管片接缝弹性密封垫截面孔型的设计多基于工程经验及类比法，如国内地铁隧道多采用圆形孔，大型越江穿河隧道多采用三角形孔，小型盾构隧道多采用水滴形孔，基于此三种孔型的经验设计法过于简单，无法应对防水要求日益增高的大型隧道。

而经验设计及类比法在弹性密封垫的防水能力和防水要求产生部分偏差时，其另选截面孔型的过程将耗费大量人力物力，增加设计成本；尤其是设计弹性密封垫的防水能力对于其防水要求过于偏大时，弹性密封垫的用料成本必然增加，弹性密封垫的压缩反力也会较大，不利于管片拼装，降低施工效率。针对该问题，目前尚无有效解决方案。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种接缝密封垫孔型的设计方法、装置、设备及计算机可读存储介质，至少可以部分解决上述技术问题。

为了达到上述目的，本发明实施例提供一种接缝密封垫孔型的设计方法，所述方法包括：

获得弹性密封垫的轮廓和可设计区域，基于所述轮廓和所述可设计区域确定所述弹性密封垫对应的第一模型；

对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述可设计区域对应的多个可设计单元；

根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域；

判断所述目标模型是否满足预设条件；在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。

在上述方案中，所述根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型，包括：

根据所述弹性密封垫的特征参数、按预设算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性；所述特征属性包括实体子区域、边界和孔洞子区域；

基于所述每个可设计单元的特征属性确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括由所述实体子区域形成的实体区域，以及由所述边界和孔洞子区域形成的多个孔洞区域；

根据所述实体区域和所述多个孔洞区域确定所述弹性密封垫的目标模型。

在上述方案中，所述特征参数至少包括材料参数和约束参数；

所述根据所述弹性密封垫的特征参数、按预设算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性，包括：

将所述弹性密封垫的材料参数为设计变量，在所述约束参数的情况下、按水平集算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性。

在上述方案中，所述对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述可设计区域对应的多个可设计单元，包括：

对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述弹性密封垫的第二模型；所述第二模型包括多个网格区域；

将所述第二模型中的多个网格区域作为所述可设计区域对应的多个可设计单元。

在上述方案中，所述在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型，包括：

在所述目标模型表明所述弹性密封垫满足承受负载的约束条件、性能指标的约束条件、防水要求的约束条件、体积分数的约束条件中至少之一的情况下，将所述多个孔洞区域中的每个孔洞区域作为在所述弹性密封垫中设计的孔型；所述体积分数表示所述第一模型的特定物理参数与所述目标模型的特定物理参数之间的比值。

在上述方案中，若在所述目标模型不满足所述预设条件的情况下，所述方法还包括：

重新根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域；

判断所述目标模型是否满足预设条件；在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。

在上述方案中，所述方法还包括：

根据工艺制造的要求修正在所述弹性密封垫中设计的孔型。

本发明实施例还提供了一种接缝密封垫孔型的设计装置，所述装置包括：获得单元、确定单元和判断单元，其中：

所述获得单元，用于获得弹性密封垫的轮廓和可设计区域，基于所述轮廓和所述可设计区域确定所述弹性密封垫对应的第一模型；对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述可设计区域对应的多个可设计单元；

所述确定单元，用于根据所述弹性密封垫的特征参数和所述获得单元获得的所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域；

所述判断单元，用于根据所述确定单元确定的目标模型判断所述目标模型是否满足预设条件；在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。

在上述方案中，所述确定单元，还用于根据所述弹性密封垫的特征参数、按预设算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性；所述特征属性包括实体子区域、边界和孔洞子区域；基于所述每个可设计单元的特征属性确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括由所述实体子区域形成的实体区域，以及由所述边界和孔洞子区域形成的多个孔洞区域；根据所述实体区域和所述多个孔洞区域确定所述弹性密封垫的目标模型。

在上述方案中，所述特征参数至少包括材料参数和约束参数；

所述确定单元，还用于将所述弹性密封垫的材料参数为设计变量，在所述约束参数的情况下、按水平集算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性。

在上述方案中，所述获得单元，还用于对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述弹性密封垫的第二模型；所述第二模型包括多个网格区域；将所述第二模型中的多个网格区域作为所述可设计区域对应的多个可设计单元。

在上述方案中，所述判断单元，还用于在所述目标模型表明所述弹性密封垫满足承受负载的约束条件、性能指标的约束条件、防水要求的约束条件、体积分数的约束条件中至少之一的情况下，将所述多个孔洞区域中的每个孔洞区域作为在所述弹性密封垫中设计的孔型；所述体积分数表示所述第一模型的特定物理参数与所述目标模型的特定物理参数之间的比值。

在上述方案中，所述确定单元，还用于重新根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域；

所述判断单元，还用于判断所述目标模型是否满足预设条件；在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。

在上述方案中，所述装置还包括：修正单元，用于根据工艺制造的要求修正在所述弹性密封垫中设计的孔型。

本发明实施例还提供一种接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备，所述设备包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行上述所述方法的步骤。

本发明实施例还提供一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序被至少一个处理器执行时实现上述所述方法的步骤。

本发明实施例提供一种接缝密封垫孔型的设计方法、装置、设备及计算机可读存储介质，所述方法包括：获得弹性密封垫的轮廓和可设计区域，基于所述轮廓和所述可设计区域确定所述弹性密封垫对应的第一模型；对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述可设计区域对应的多个可设计单元；根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域；判断所述目标模型是否满足预设条件；在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。在本发明实施例中，通过对弹性密封垫对应的第一模型进行网格化处理获得可设计区域对应的多个可设计单元；再通过弹性密封垫的特征参数和多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；在目标模型满足预设条件的情况下，基于多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型，即对网格化处理后的模型进行优化，确定弹性密封垫的目标模型，进而获得满足要求的设计孔型；相比于现有的经验法设计和类比法设计，可以避免对工程经验的依赖，大大降低研究成本，加快设计速度，在保证结构防水安全的同时兼顾施工方便快捷等需求。

附图说明

图1为本发明实施例提供的一种接缝密封垫孔型的设计方法的流程示意图；

图2为采用本发明实施例提供的一种弹性密封垫的结构示意图；

图3为采用本发明实施例提供的一种弹性密封垫目标模型的结构示意图；

图4为采用本发明实施例提供的一种接缝密封垫孔型的设计方法的又一种流程示意图；

图5为本发明实施例提供的一种接缝密封垫孔型的设计装置的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的一种接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备的硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明的具体技术方案做进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明，但不用来限制本发明的范围。

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1为本发明实施例提供的一种接缝密封垫孔型的设计方法的流程示意图，如图1所示，该方法包括：

s101：获得弹性密封垫的轮廓和可设计区域，基于所述轮廓和所述可设计区域确定所述弹性密封垫对应的第一模型。

s102：对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述可设计区域对应的多个可设计单元。

s103：根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域。

s104：判断所述目标模型是否满足预设条件；在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。

需要说明的是，所述弹性密封垫可以为任意的弹性密封垫，在此不做限定，作为一种示例，所述弹性密封垫可以为隧道管片接缝弹性密封垫，具体的，所述弹性密封垫还可以为盾构隧道管片接缝弹性密封垫，弹性密封垫的轮廓可以为所有弹性密封垫中任意一个弹性密封垫的轮廓，所述可设计区域可以为任意一个弹性密封垫的轮廓里包围的区域，该区域中可以不存在有孔洞的区域，也可以存在有孔洞的区域。在实际应用中可以选择主流的弹性密封垫，再用画图软件直接绘制主流的弹性密封垫以获得弹性密封垫的轮廓，进而获得弹性密封垫轮廓里面包围的可设计区域。

基于所述轮廓和所述可设计区域确定所述弹性密封垫对应的第一模型可以为基于所述轮廓和所述可设计区域依据建模软件建立所述弹性密封垫对应的第一模型；其中，所述建模软件可以为通用的建模软件，在此不做限定；所述第一模型可以为平面模型。

为了方便理解，这里示例出一种弹性密封垫的结构示意图，图2为采用本发明实施例提供的一种弹性密封垫的结构示意图，如图2所示，21可以为弹性密封垫的轮廓；22可以为弹性密封垫的可设计区域。

对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述可设计区域对应的多个可设计单元可以为通过有限元分析软件对第一模型进行网格划分，进而获得所述可设计区域对应的多个可设计单元。

作为一种示例，对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述可设计区域对应的多个可设计单元可以为对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述弹性密封垫的第二模型；所述第二模型包括多个网格区域；将所述第二模型中的多个网格区域作为所述可设计区域对应的多个可设计单元。在实际应用中，可以为通过有限元分析软件对第一模型进行网格划分，获得网格划分后所述弹性密封垫的第二模型；作为一种示例，所述第二模型可以为网格模型，该网格模型包括多个网格区域；每个网格区域可以代表一个可设计单元，所述网格模型中的多个网格区域便可代表所述可设计区域对应的多个可设计单元。

根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型可以为根据所述弹性密封垫的特征参数、按预设算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性；所述特征属性包括实体子区域、边界和孔洞子区域；基于所述每个可设计单元的特征属性确定所述弹性密封垫的目标模型。

为了方便理解，这里示例出一种弹性密封垫目标模型的结构示意图，图3为采用本发明实施例提供的一种弹性密封垫目标模型的结构示意图，如图3所示，在图3中示例(a)-(c)三种可能的目标模型，在(a)中多个孔洞区域31可以看作为水滴形孔型；在(b)中多个孔洞区域32可以看作为三角形孔型；在(c)中多个孔洞区域33可以看作为圆形孔型。

判断所述目标模型是否满足预设条件；其中，所述预设条件可以根据实际情况进行设置，在此不做限定。作为一种示例，所述预设条件可以至少包括以下之一：承受负载的约束条件、性能指标的约束条件、防水要求的约束条件、体积分数的约束条件；所述体积分数表示所述第一模型的特定物理参数与所述目标模型的特定物理参数之间的比值；

在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型可以为在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，将所述多个孔洞区域中的每个孔洞区域作为在所述弹性密封垫中设计的孔型。

在本发明实施例中，通过对弹性密封垫对应的第一模型进行网格化处理获得可设计区域对应的多个可设计单元；再通过弹性密封垫的特征参数和多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；在目标模型满足预设条件的情况下，基于多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型，即对网格化处理后的模型进行优化，确定弹性密封垫的目标模型，进而获得满足要求的设计孔型；相比于现有的经验法设计和类比法设计，可以避免对工程经验的依赖，大大降低研究成本，加快设计速度，在保证结构防水安全的同时兼顾施工方便快捷等需求。

在本发明一种可选实施例中，所述根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型，包括：根据所述弹性密封垫的特征参数、按预设算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性；所述特征属性包括实体子区域、边界和孔洞子区域；基于所述每个可设计单元的特征属性确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括由所述实体子区域形成的实体区域，以及由所述边界和孔洞子区域形成的多个孔洞区域；根据所述实体区域和所述多个孔洞区域确定所述弹性密封垫的目标模型。

本实施例中，所述弹性密封垫的特征参数可以为任意表征弹性密封垫特征的参数，在此不做限定。作为一种示例，所述弹性密封垫的特征参数至少包括弹性密封垫的材料参数和弹性密封垫的约束参数；所述材料参数可以为所述弹性密封垫本身的材料特征，例如橡胶密封垫；所述约束参数可以为所述弹性密封垫优化的约束条件，比如材料用量约束、应力约束、几何约束等。

所述预设算法可以为任意的软件算法，在此不做限定。作为一种示例，所述预设算法可以为有限元软件中的算法，具体的，该预设算法可以为从有限元软件中选择一种较为合适的水平集函数，该水平集函数为一种用于界面追踪和形状建模的数值技术，也是一种标量函数，标量函数指一种返回一个确定类型标量值的函数，函数根据实际需求自定义，函数中包含负载情况、约束条件(如应力、位移、频率和重量等)和性能指标(刚度、重量等)。

根据所述弹性密封垫的特征参数、按预设算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性可以为通过设置所述弹性密封垫的特征参数、按预设算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性；其中，所述特征参数至少可以包括材料参数和约束参数。

所述特征属性包括实体子区域、边界和孔洞子区域；其中，所述实体子区域为每个可设计单元的实体单元部分，该部分可以保留；所述边界为每个可设计单元按预设算法判定为单元收敛的部分，可以确定边界的形状；所述孔洞子区域为每个可设计单元按预设算法判定为单元效率低的部分，可以形成孔洞或者已布置的孔洞的形状和尺寸可以得到优化改变。

基于所述每个可设计单元的特征属性确定所述弹性密封垫的目标模型可以为基于所述每个可设计单元的实体子区域、边界和孔洞子区域确定所述弹性密封垫的目标模型；作为一种示例，可以将每个可设计单元相连的实体子区域合并形成实体区域，将每个可设计单元相连的边界和孔洞子区域合并形成多个孔洞区域。

根据所述实体区域和所述多个孔洞区域确定所述弹性密封垫的目标模型可以为将所述实体区域和所述多个孔洞区域形成的模型确定为所述弹性密封垫的目标模型。

在本发明一种可选实施例中，所述特征参数至少包括材料参数和约束参数；

所述根据所述弹性密封垫的特征参数、按预设算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性，包括：将所述弹性密封垫的材料参数为设计变量，在所述约束参数的情况下、按水平集算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性。

本实施例中，水平集算法可以为有限元软件中的任意一种水平集算法，作为一种示例，该水平集算法可以为水平集函数。

将所述弹性密封垫的材料参数为设计变量，在所述约束参数的情况下、按水平集算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性可以为对第一模型进行网格化处理后的模型分别通过设置不同的材料参数，并在所述约束参数的情况下、按水平集算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元与预设数值的大小关系，再根据该大小关系确定每个可设计单元的特征属性。作为一种示例，该水平集算法可以为水平集函数；该预设数值可以为零；该大小关系可以为水平集函数的值与零的大小关系；根据该大小关系确定每个可设计单元的特征属性可以为在水平集函数的值大于零的情况下，确定每个可设计单元的一种特征属性，或者在水平集函数的值等于零的情况下，确定每个可设计单元的一种特征属性，或者在水平集函数的值小于零的情况下，确定每个可设计单元的一种特征属性。

为了方便理解，这里示例说明，将水平集函数记为φ(x)，x表示设计变量，可以通过改变该水平集函数来改变可设计单元的内外边界实现结构拓扑优化。在实际应用中，可以判断φ(x)的值与零的大小，一般情况下，其中当φ(x)>0时，判定为实体，表示可设计单元内已布置的孔洞周边的实体单元得以保留；当φ(x)＝0时，判定为边界，表示函数已经收敛，可设计单元已布置的孔洞的边界形状得以确定；当φ(x)<0，判定为可设计单元效率低，可以被删除从而形成孔洞，表示可设计内已布置的孔洞的形状和尺寸得到优化改变；通过这个函数循环，不断对可设计内已布置的孔洞的形状和尺寸进行优化，到最终确定其边界，得出优化后的结果。在实际应用场景中，不同的孔洞既可以对应不同的弹性模量也可以对应不同的压缩变形形态，因此孔洞形状的不同将直接影响密封垫的压缩反力及接触应力。本实施例通过水平集函数对所述多个可设计单元进行优化，反复迭代，将多个可设计单元中迭代速度较低的单元称为无效和低效的可设计单元，在优化中可删除，即生成孔洞，进而以获得最优的孔型设计。

在本发明一种可选实施例中，所述对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述可设计区域对应的多个可设计单元，包括：对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述弹性密封垫的第二模型；所述第二模型包括多个网格区域；将所述第二模型中的多个网格区域作为所述可设计区域对应的多个可设计单元。

本实施例中，可以为通过有限元分析软件对第一模型进行网格划分，获得网格划分后所述弹性密封垫的第二模型；作为一种示例，所述第二模型可以为网格模型，该网格模型包括多个网格区域；每个网格区域可以代表一个可设计单元，所述网格模型中的多个网格区域便可代表所述可设计区域对应的多个可设计单元。

在本发明一种可选实施例中，所述在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型，包括：在所述目标模型表明所述弹性密封垫满足承受负载的约束条件、性能指标的约束条件、防水要求的约束条件、体积分数的约束条件中至少之一的情况下，将所述多个孔洞区域中的每个孔洞区域作为在所述弹性密封垫中设计的孔型；所述体积分数表示所述第一模型的特定物理参数与所述目标模型的特定物理参数之间的比值；其中，所述特定物理参数至少可以为二维空间的面积和三维空间的体积。

本实施例中，所述目标模型是对弹性密封垫对应的第一模型进行网格化处理后的模型，通过设置弹性密封垫的特征参数对所述多个可设计单元进行拓扑优化后得到的目标模型。

承受负载的约束条件可以表示应力、位移、频率等情况的约束条件，例如，承受负载的约束条件可以为应力不大于60kn/m，如果所述目标模型中承受负载的应力小于等于60kn/m，则满足预设条件。

性能指标可以表示刚度、重量等指标，例如，性能指标的约束条件可以为重量不大于10kg；防水要求可以根据实际需要设置防水的要求，例如，防水要求的约束条件可以为接触应力不低于1.2mpa，如果所述目标模型中的触应力大于等于1.2mpa，则满足预设条件。

所述体积分数的约束条件可以为二维空间所述第一模型的面积与所述目标模型的面积之间的比值的约束条件以及三维空间所述第一模型的体积与所述目标模型的体积之间的比值的约束条件；一般情况下，二维空间所述第一模型的面积与三维空间所述第一模型的体积可以均作为一处理；所述目标模型的面积与所述目标模型的体积由于优化后可能增加了空洞数量以及改变空洞的尺寸，所述目标模型的实际面积或体积相对优化前的所述第一模型的面积或体积会减小。为了方便理解，这里示例说明，所述体积分数的约束条件为三维空间所述第一模型的体积与所述目标模型的体积之间的比值的约束条件；其中，所述第一模型的体积也可以称为网格模型优化前体积分数，所述目标模型的体积也可以称为网格模型优化后体积分数；所述体积分数的约束条件为网格模型优化前体积分数和网格模型优化后体积分数不能超过上限体积分数，比如说设置上限体积分数为1.11，优化前体积分数为99％，优化后体积分数为95％，他们的比值为1.04，未超过1.11，符合条件。

为了方便理解，这里结合图3进行理解，图3为采用本发明实施例提供的一种弹性密封垫目标模型的结构示意图，在图3中(a)中的弹性密封垫目标模型表明所述弹性密封垫满足承受负载的约束条件、性能指标的约束条件、防水要求的约束条件、体积分数的约束条件中至少之一的情况下，可以将图3中(a)中的多个水滴形孔型中的每个水滴形孔型作为在所述弹性密封垫中设计的孔型；在图3中(b)中的弹性密封垫目标模型表明所述弹性密封垫满足承受负载的约束条件、性能指标的约束条件、防水要求的约束条件、体积分数的约束条件中至少之一的情况下，可以将图3中(b)中的多个三角形孔型中的每个三角形孔型作为在所述弹性密封垫中设计的孔型；在图3中(c)中的弹性密封垫目标模型表明所述弹性密封垫满足承受负载的约束条件、性能指标的约束条件、防水要求的约束条件、体积分数的约束条件中至少之一的情况下，可以将图3中(c)中的多个圆形孔型中的每个圆形孔型作为在所述弹性密封垫中设计的孔型。

在本发明一种可选实施例中，若在所述目标模型不满足所述预设条件的情况下，所述方法还包括：

重新根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域；

判断所述目标模型是否满足预设条件；在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。

本实施例中，若在所述目标模型不满足所述预设条件的情况下，需要返回重新根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域；判断所述目标模型是否满足预设条件；直到所述目标模型满足预设条件，该过程是个循环过程，可以反复优化，不断逼近，以设计出最优的孔型。

在本发明一种可选实施例中，所述方法还包括：

根据工艺制造的要求修正在所述弹性密封垫中设计的孔型。

需要说明的是，所述工艺制造的要求至少可以包括弹性密封垫中设计的孔型的结构布局要求和最小尺寸要求；其中，所述结构布局要求可以是孔型的对称性要求；最小尺寸要求可以是工艺制造过程中孔型的最小尺寸，主要是由于尺寸太小，不利于工艺的制造。

本实施例主要是针对在所述弹性密封垫中设计的孔型的内部结构布局和尺寸的大小可能存在对工艺制造不利，例如，孔型的布局杂乱无章，工艺制造过程中无法批量生产；孔型的尺寸如果太小，工艺制造过程中可能存在无法加工；因此，需要对弹性密封垫中设计的孔型进行对称性和最小尺寸设置的修正，修正后需再次对弹性密封垫中设计的孔型进行优化得到最终弹性密封垫中设计的孔型，即为满足各方面要求的孔型。

为了方便理解，这里示例出在实际应用中孔型设计方法的又一种流程示意图，图4为采用本发明实施例提供的一种接缝密封垫孔型的设计方法的又一种流程示意图，如图4所示，该方法包括：

s401：获得弹性密封垫的轮廓和可设计区域。

需要说明的是，所述弹性密封垫可以为隧道管片接缝弹性密封垫，例如盾构隧道管片接缝弹性密封垫。所述弹性密封垫一般可以选为主流的弹性密封垫，根据主流的弹性密封垫获得弹性密封垫的截面轮廓和所述截面轮廓里面包围的可设计区域；其中，所述可设计区域中可以不布置孔洞，也可以布置孔洞。

s402：基于所述轮廓和所述可设计区域确定所述弹性密封垫对应的平面模型。

需要说明的是，基于所述轮廓和所述可设计区域确定所述弹性密封垫对应的平面模型可以为基于所述轮廓和所述可设计区域依据建模软件建立所述弹性密封垫对应的平面模型；其中，所述建模软件可以为通用的建模软件，在此不做限定。

s403：对所述平面模型进行网格化处理，获得所述弹性密封垫对应的网格模型；所述网格模型包括可设计区域对应的多个可设计单元。

需要说明的是，对所述平面模型进行网格化处理，获得所述弹性密封垫对应的网格模型可以为通过有限元分析软件对平面模型进行网格划分，获得所述弹性密封垫对应的网格模型；该网格模型包括多个网格区域；每个网格区域可以代表一个可设计单元，所述网格模型中的多个网格区域便可代表所述可设计区域对应的多个可设计单元。

本实施例中，如果平面模型中的可设计区域先前没有布置任何的孔洞，则可设计区域可以全部进行网格化处理，获得多个网格区域；每个网格区域可以代表一个可设计单元，多个网格区域便可代表所述可设计区域对应的多个可设计单元；如果平面模型中的可设计区域先前布置少数的孔洞，则可设计区域中除孔洞的可以全部进行网格化处理，获得多个网格区域；每个网格区域可以代表一个可设计单元，多个网格区域便可代表所述可设计区域对应的多个可设计单元。

s404：设置所述弹性密封垫的特征参数，根据水平集函数对所述多个可设计单元进行结构拓扑优化确定所述弹性密封垫的目标模型。

需要说明的是，设置所述弹性密封垫的特征参数主要是两类，一类是设置所述弹性密封垫本身的材料参数，另一类是设置所述弹性密封垫优化的约束参数，具体为约束条件，比如材料用量约束、应力约束、几何约束等。

本实施例，主要是对网格模型设置所述弹性密封垫的特征参数后，根据水平集函数对所述多个可设计单元进行结构拓扑优化确定所述弹性密封垫的目标模型；其中，所述目标模型为优化后的网格模型。

为了方便理解，这里示例说明，将水平集函数记为φ(x)，x表示设计变量，可以通过改变该水平集函数来改变可设计单元的内外边界实现结构拓扑优化。实际应用中，可以判断φ(x)的值与零的大小，一般情况下，其中当φ(x)>0时，判定为实体，表示可设计单元内已布置的孔洞周边的实体单元得以保留；当φ(x)＝0时，判定为边界，表示函数已经收敛，可设计单元内已布置的孔洞的边界形状得以确定；当φ(x)<0，判定为可设计单元效率低，形成孔洞，表示可设计单元内已布置的孔洞的形状和尺寸得到优化改变；通过这个函数循环，不断对可设计单元已布置的孔洞的形状和尺寸进行优化，到最终确定其边界，得出优化后的结果。如果平面模型中的可设计区域先前没有布置任何的孔洞，该过程可以对设计域内具体优化后的孔洞形状及数量具有多样性；如果平面模型中的可设计区域先前布置少数的孔洞，该过程可以在已有孔洞基础上进行优化，获得更精确的孔洞的形状和尺寸。

为了方便理解，这里示例一种具体的优化过程，在拓扑优化的数学模型中，以设计域中每一点材料特征为设计变量，采用优化算法，寻求材料在设计域内最优的分布，满足结构设计的目标和约束，材料在设计域的有或无就确定了最优的结构拓扑形式，同时也给出了大致的结构形状和尺寸特征。

s405：判断所述目标模型是否满足预设条件。

本实施例中，如果所述目标模型满足预设条件，则执行步骤s406；如果所述目标模型不满足预设条件，则返回执行步骤s403，直到所述目标模型满足预设条件，该过程是个循环过程，可以反复优化，不断逼近。

需要说明的是，预设条件可以至少包括以下之一：承受负载的约束条件、性能指标的约束条件、防水要求的约束条件、体积分数的约束条件；所述体积分数表示所述第一模型的特定物理参数与所述目标模型的特定物理参数之间的比值；所述特定物理参数至少可以为二维空间的面积和二维空间的体积。

其中，承受负载的约束条件可以表示应力、位移、频率等情况的约束条件，例如，承受负载的约束条件可以为应力不大于60kn/m，如果所述目标模型中承受负载的应力小于等于60kn/m，则满足预设条件。

性能指标可以表示刚度、重量等指标，例如，性能指标的约束条件可以为重量不大于10kg；防水要求可以根据实际需要设置防水的要求，例如，防水要求的约束条件可以为接触应力不低于1.2mpa，如果所述目标模型中的触应力大于等于1.2mpa，则满足预设条件。

所述体积分数的约束条件可以为二维空间所述第一模型的面积与所述目标模型的面积之间的比值的约束条件以及三维空间所述第一模型的体积与所述目标模型的体积之间的比值的约束条件；一般情况下，二维空间所述第一模型的面积与三维空间所述第一模型的体积可以均作为一处理；所述目标模型的面积与所述目标模型的体积由于优化后可能增加了空洞数量以及改变空洞的尺寸，所述目标模型的实际面积或体积相对优化前的所述第一模型的面积或体积会减小。为了方便理解，这里示例说明，所述体积分数的约束条件为三维空间所述第一模型的体积与所述目标模型的体积之间的比值的约束条件；其中，所述第一模型的体积也可以称为网格模型优化前体积分数，所述目标模型的体积也可以称为网格模型优化后体积分数；所述体积分数的约束条件为网格模型优化前体积分数和网格模型优化后体积分数不能超过上限体积分数，比如说设置上限体积分数为1.11，优化前体积分数为99％，优化后体积分数为95％，他们的比值为1.04，未超过1.11，符合条件。

s406：基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。

本实施例中，在所述目标模型满足预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型，具体的，将所述多个孔洞区域中的每个孔洞区域作为在所述弹性密封垫中设计的孔型。

s407：根据工艺制造的要求修正在所述弹性密封垫中设计的孔型。

在实际应用过程中，所述工艺制造的要求至少可以包括弹性密封垫中设计的孔型的结构布局要求和最小尺寸要求；其中，所述结构布局要求可以是孔型的对称性要求；最小尺寸要求可以是工艺制造过程中孔型的最小尺寸，主要是由于尺寸太小，不利于工艺的制造。

本实施例主要是针对在所述弹性密封垫中设计的孔型的内部结构布局和尺寸的大小可能存在对工艺制造不利，例如，孔型的布局杂乱无章，工艺制造过程中无法批量生产；孔型的尺寸如果太小，工艺制造过程中可能存在无法加工；因此，需要对弹性密封垫中设计的孔型进行对称性和最小尺寸设置的修正，修正后需再次对弹性密封垫中设计的孔型进行优化得到最终弹性密封垫中设计的孔型，即为满足各方面要求的孔型。

在本发明实施例中，通过对弹性密封垫对应的第一模型进行网格化处理获得可设计区域对应的多个可设计单元；再通过弹性密封垫的特征参数和多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；在目标模型满足预设条件的情况下，基于多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型，即对网格化处理后的模型进行优化，确定弹性密封垫的目标模型，进而获得满足要求的设计孔型；相比于现有的经验法设计和类比法设计，可以大大减少人力物力的耗费，以及设计、材料、施工的成本。

基于相同的发明构思，其示出本发明实施例提供的一种接缝密封垫孔型的设计装置的结构示意图，图5为本发明实施例提供的一种接缝密封垫孔型的设计装置的结构示意图，如图5所示，该装置50包括：获得单元501、确定单元502和判断单元503，其中：

所述获得单元501，用于获得弹性密封垫的轮廓和可设计区域，基于所述轮廓和所述可设计区域确定所述弹性密封垫对应的第一模型；对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述可设计区域对应的多个可设计单元；

所述确定单元502，用于根据所述弹性密封垫的特征参数和所述获得单元501获得的所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域；

所述判断单元503，用于根据所述确定单元502确定的目标模型判断所述目标模型是否满足预设条件；在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。

在一些实施例中，所述确定单元502，还用于根据所述弹性密封垫的特征参数、按预设算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性；所述特征属性包括实体子区域、边界和孔洞子区域；基于所述每个可设计单元的特征属性确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括由所述实体子区域形成的实体区域，以及由所述边界和孔洞子区域形成的多个孔洞区域；根据所述实体区域和所述多个孔洞区域确定所述弹性密封垫的目标模型。

在一些实施例中，所述特征参数至少包括材料参数和约束参数；

所述确定单元502，还用于将所述弹性密封垫的材料参数为设计变量，在所述约束参数的情况下、按水平集算法确定所述多个可设计单元中的每个可设计单元的特征属性。

在一些实施例中，所述获得单元501，还用于对所述第一模型进行网格化处理，根据处理结果获得所述弹性密封垫的第二模型；所述第二模型包括多个网格区域；将所述第二模型中的多个网格区域作为所述可设计区域对应的多个可设计单元。

在一些实施例中，所述判断单元503，还用于在所述目标模型表明所述弹性密封垫满足承受负载的约束条件、性能指标的约束条件、防水要求的约束条件、体积分数的约束条件中至少之一的情况下，将所述多个孔洞区域中的每个孔洞区域作为在所述弹性密封垫中设计的孔型；所述体积分数表示所述第一模型的特定物理参数与所述目标模型的特定物理参数之间的比值。

在一些实施例中，所述确定单元502，还用于重新根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型；所述目标模型包括多个孔洞区域；

所述判断单元503，还用于判断所述目标模型是否满足预设条件；在所述目标模型满足所述预设条件的情况下，基于所述多个孔洞区域获得在所述弹性密封垫中设计的孔型。

在一些实施例中，所述装置500还包括：修正单元504，用于根据工艺制造的要求修正在所述弹性密封垫中设计的孔型。

本发明实施例提供一种相干光模块的定标装置，也是首先通过地质雷达在第一频率下和第二频率下对待检测隧道衬砌进行第一检测处理，获得不同频率下的所述待检测隧道衬砌的图像，进而确定所述待检测隧道衬砌存在缺陷的里程范围，最后在采用不同的检测仪器进行第二检测处理，以确定存在缺陷的里程范围中缺陷的准确位置及类型，最后对于确定的缺陷采取合理的处理，这是一种多种手段联合检测隧道衬砌缺陷的方式，能够精确查明隧道衬砌中尺寸与深度不一的缺陷，准确治理隧道脱空、空洞等缺陷问题，能够提高检测成果的准确率，降低检测结果的误判率。其中，前述相干光模块的定标装置中的一些名词在上述孔型的设计方法中已经解释在此不再赘述。

本发明实施例还提供一种接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备，包括：处理器和用于存储能够在处理器上运行的计算机程序的存储器，其中，所述处理器用于运行所述计算机程序时，执行存储在存储器中的上述方法实施例的步骤。

本发明提供一种计算机可读介质，其上存储有计算机程序，所述计算机程序处理器被处理器执行时实现上述方法实施例的步骤，而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

图6是本发明实施例提供的一种接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备的硬件结构示意图，该接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备60包括：至少一个处理器601和存储器602；可选地，所述接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备60还可包括至少一个通信接口603；接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备60中的各个组件可通过总线系统604耦合在一起，可理解，总线系统604用于实现这些组件之间的连接通信。总线系统604除包括数据总线之外，还包括电源总线、控制总线和状态信号总线。但是为了清楚说明起见，在图6中将各种总线都标为总线系统604。

可以理解，存储器602可以是易失性存储器或非易失性存储器，也可包括易失性和非易失性存储器两者。其中，非易失性存储器可以是只读存储器(rom，readonlymemory)、可编程只读存储器(prom，programmableread-onlymemory)、可擦除可编程只读存储器(eprom，erasableprogrammableread-onlymemory)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom，electricallyerasableprogrammableread-onlymemory)、磁性随机存取存储器(fram，ferromagneticrandomaccessmemory)、快闪存储器(flashmemory)、磁表面存储器、光盘、或只读光盘(cd-rom，compactdiscread-onlymemory)；磁表面存储器可以是磁盘存储器或磁带存储器。易失性存储器可以是随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)，其用作外部高速缓存。通过示例性但不是限制性说明，许多形式的ram可用，例如静态随机存取存储器(sram，staticrandomaccessmemory)、同步静态随机存取存储器(ssram，synchronousstaticrandomaccessmemory)、动态随机存取存储器(dram，dynamicrandomaccessmemory)、同步动态随机存取存储器(sdram，synchronousdynamicrandomaccessmemory)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(ddrsdram，doubledataratesynchronousdynamicrandomaccessmemory)、增强型同步动态随机存取存储器(esdram，enhancedsynchronousdynamicrandomaccessmemory)、同步连接动态随机存取存储器(sldram，synclinkdynamicrandomaccessmemory)、直接内存总线随机存取存储器(drram，directrambusrandomaccessmemory)。本发明实施例描述的存储器602旨在包括但不限于这些和任意其它适合类型的存储器。

本发明实施例中的存储器602用于存储各种类型的数据以支持接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备60的操作。这些数据的示例包括：用于在接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备60上操作的任何计算机程序，如根据所述弹性密封垫的特征参数和所述多个可设计单元确定所述弹性密封垫的目标模型等，实现本发明实施例方法的程序可以包含在存储器602中。

上述本发明实施例揭示的方法可以应用于处理器601中，或者由处理器601实现。处理器601可能是一种集成电路芯片，具有信号的处理能力。在实现过程中，上述方法的各步骤可以通过处理器601中的硬件的集成逻辑电路或者软件形式的指令完成。上述的处理器601可以是通用处理器、数字信号处理器(dsp，digitalsignalprocessor)，或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。处理器601可以实现或者执行本发明实施例中的公开的各方法、步骤及逻辑框图。通用处理器可以是微处理器或者任何常规的处理器等。结合本发明实施例所公开的方法的步骤，可以直接体现为硬件译码处理器执行完成，或者用译码处理器中的硬件及软件模块组合执行完成。软件模块可以位于存储介质中，该存储介质位于存储器602，处理器601读取存储器中的信息，结合其硬件完成前述方法的步骤。

在示例性实施例中，接缝密封垫接缝密封垫孔型的设计设备60可以被一个或多个应用专用集成电路(asic，applicationspecificintegratedcircuit)、dsp、可编程逻辑器件(pld，programmablelogicdevice)、复杂可编程逻辑器件(cpld，complexprogrammablelogicdevice)、现场可编程门阵列(fpga，field-programmablegatearray)、通用处理器、控制器、微控制器(mcu，microcontrollerunit)、微处理器(microprocessor)、或其他电子元件实现，用于执行上述方法。

在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。

上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于一计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，randomaccessmemory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、服务器、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、rom、ram、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。