【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的滚动轴承建模与模型更新方法及系统
本专利技术属于机械诊断智能化与数字化
，具体涉及一种基于数字孪生的滚动轴承建模与模型更新方法及系统。
技术介绍
滚动轴承作为旋转机械中的关键基础部件，广泛应用于航空发动机、风电及高铁等领域。通常，其服役环境恶劣、工况条件复杂，尽管进行定期的维护和检查，还是会不可避免的出现不可预知的失效。滚动轴承失效轻则降低机械设备的工作性能，重则造成设备的整体破坏，带来巨大的经济损失和人员伤亡。为实现滚动轴承的实时监测，并能对轴承的工作状态进行合理预测，亟需建立一个与真实滚动轴承高度近似的模型。由于静态的模型无法对滚动轴承性能进行预测，所以建立滚动轴承多物理场耦合的高保真模型，并实现模型的动态更新，对于滚动轴承的状态监测、故障诊断及寿命预测具有基础性作用。目前滚动轴承的建模方法大多从单一物理模型角度出发，通过考虑不同物理效应而进行。一种是通过有限元方法建立了滚动轴承和转子的耦合模型，将转子的弹性振动和转子的刚体运动进行叠加，通过求解模型得到整个轴承-转子系统的时域响应。另一种...
【技术保护点】
1.一种基于数字孪生的滚动轴承建模与模型更新方法，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，获取滚动轴承的几何特征、材料参数、安装方式及润滑方式；/nS2，利用传感器实时监测滚动轴承的运行数据，然后对监测的运行数据进行预处理，对预处理后的数据进行最大值归一化处理；/nS3，依据步骤S1中滚动轴承的几何特征、材料参数、安装方式及润滑方式，建立刚体动力学子模型、润滑牵引子模型、热力学模型和流体动力学子模型；/nS4，对步骤S3建立的刚体动力学子模型、润滑牵引子模型、热力学模型和流体动力学子模型进行耦合建模，建立动态更新的数字孪生模型；/nS5，将步骤S2归一化处理后的运行数据实时输入...
【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的滚动轴承建模与模型更新方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，获取滚动轴承的几何特征、材料参数、安装方式及润滑方式；
S2，利用传感器实时监测滚动轴承的运行数据，然后对监测的运行数据进行预处理，对预处理后的数据进行最大值归一化处理；
S3，依据步骤S1中滚动轴承的几何特征、材料参数、安装方式及润滑方式，建立刚体动力学子模型、润滑牵引子模型、热力学模型和流体动力学子模型；
S4，对步骤S3建立的刚体动力学子模型、润滑牵引子模型、热力学模型和流体动力学子模型进行耦合建模，建立动态更新的数字孪生模型；
S5，将步骤S2归一化处理后的运行数据实时输入到步骤S4的数字孪生模型中，然后利用数字孪生模型对滚动轴承的输出数据进行仿真计算，得到滚动轴承数字孪生模型的仿真数据；
S6，将步骤S5数字孪生模型的仿真数据与对应时间间隔内的运行数据进行比较，验证数字孪生模型的准度，若残差序列为零均值的白噪声，则采信对应的滚动轴承数字孪生模型；否则根据准则函数对滚动轴承数字孪生模型的参数进行调整和修正，获得实时同步的滚动轴承数字孪生模型。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1中，滚动轴承的几何特征包括轴承元件的几何尺寸、形位公差及表面质量，材料参数包括材料密度及弹性模量，润滑方式包括润滑剂密度及粘度。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S2中，运行数据包括滚动轴承的套圈转速、振动信号、外部载荷、环境温度、轴承温度以及供油流量。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，预处理包括消除时延及噪声误差。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S3中，刚体动力学子模型和热力学子模型运用Fortran语言编写数值计算程序，刚体动力学子模型包括几何参数和材料参数，热力学子模型包括热力学参数；润滑牵引子模型运用Matlab语言根据运行数据进行参数建模，包括润滑剂参数；流体动力学子模型根据运行数据采用机器学习算法建立模型结构和参数。
6.根据权利要...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹宏瑞，彭城，陈雪峰，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61
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