面向对象数字孪生的空间结构模型生成及全寿命管理方法技术

本发明专利技术涉及一种面向对象数字孪生的空间结构模型生成及全寿命管理方法，该空间结构模型生成方法包括：确定待生成的空间结构物理实体，解析其全要素信息，继承面向对象信息；生成多态模型，表征继承空间结构物理实体的全要素信息；集成多态模型，得到面向对象数字孪生模型，服务空间结构物理实体设计、建造和运维全寿命周期各阶段。其中，生成多态模型包括：S1、基于数字激光摄影技术生成动态几何表征模型；S2、基于材料本构生成动态力学演化模型；S3、生成动态形

【技术实现步骤摘要】
面向对象数字孪生的空间结构模型生成及全寿命管理方法


[0001]本专利技术属于数字孪生
，具体涉及一种面向对象数字孪生的空间结构模型生成及全寿命管理方法。

技术介绍

[0002]空间结构具有空间跨越能力强、结构冗余程度相对较高和整体刚度大的特点，近二十年来被广泛应用。现阶段，空间结构研究主要集中在智能建造、服役安全监测等方面，然而空间结构管理研究较少从设计、建造和运维三阶段协同优化角度考虑，导致其全寿命周期管理设计不闭环、模型不统一，造成空间结构设计难度增大，建造复杂、运行维护困难等问题。
[0003]数字孪生技术作为实现物理实体与虚拟“孪生体”之间相互映射的关键途径，可将物理实体在数字空间刻画，为解决空间结构全寿命周期管理中面临的挑战提供了有效途径。
[0004]空间结构全寿命周期管理主要包括设计、建造和运维管理三阶段。全寿命周期不同阶段中面向对象的管理皆有不同，如：设计阶段主要是构造空间结构的结构形式和保证结构安全性能。建造阶段主要是精确的力学分析以及完备的施工方案来组织施工并提前预知、分析、解决技术难题，保障建造全过本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，包括：确定待生成的空间结构物理实体，解析其全要素信息，继承面向对象信息；生成多态模型，表征继承空间结构物理实体的全要素信息；集成多态模型，得到面向对象数字孪生模型，服务空间结构物理实体设计、建造和运维全寿命周期各阶段。2.根据权利要求1所述的面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，生成多态模型包括：S1、基于数字激光摄影技术生成动态几何表征模型；S2、基于力学本构生成动态力学演化模型；S3、融合步骤S1和步骤S2生成动态形
‑
力耦合演化模型；S4、基于机器学习生成动态响应预测代理模型。3.根据权利要求2所述的面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，步骤S1的具体实现方法为：将物理实体空间结构划分为j份位置，基于数字激光摄影技术在T
k
时刻对物理实体空间结构不同位置的几何形貌进行拍摄，生成第j份位置处的虚拟几何模型L
j
，叠加j份几何模型数据导入建模平台，在建模平台提取激光点特征数据，生成物理实体空间结构在T
k
时刻的初始动态几何表征模型表示为：更新初始动态几何表征模型：定时对物理实体空间结构的几何形貌进行拍摄，将拍摄完成后的数据按照初始模型的生成方法上传至建模平台，迭代初始动态几何表征模型的几何形貌，生成标准的动态几何表征模型。4.根据权利要求2所述的面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，步骤S2的具体实现方法为：基于试验数据构建Y
n，m
与x
n，m
的力学本构关系，其中Y
n，m
表示物理实体空间结构中不同类型材料n与影响因素m之间力学性能指标的矩阵，x
n，m
表示影响Y
n，m
的不同材料类型n的变化因素m关系模型，Y
n，m
表示为：其中，f[]为状态方程；将构建完成的力学本构关系导入建模平台，生成初始动态力学演化模型，在数字世界表征物理实体空间结构的内在力学性能；更新初始动态力学演化模型：随着材料力学性能影响因素的改变，建模平台中相关材料力学性能数据自动更新，生成标准的动态力学演化模型。5.根据权利要求2所述的面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，步骤S3的具体实现方法为：
耦合步骤S1生成的动态几何表征模型和步骤S2生成的动态力学演化模型Y
n，m
，在建模平台生成初始动态形
‑
力耦合演化模型，和Y
n，m
与初始动态形
‑
力耦合演化模型的关系表示为：式中，R
dt
表示初始动态形
‑
力耦合演化模型在数字世界的响应数据；更新初始动态形
‑
力耦合演化模型：将多种传感器定时监测得到的物理实体空间结构响应数据R
e
自动导入建模平台，计算R
e
与初始动态形
‑
力耦合演化模型的R
dt
的保真性A，表示为：根据保真性对初始动态形
‑
力耦合演化模型进行和Y
n，m
修正，直至修正计算出的响应达到预设计算响应与验证集响应比值的阈值时，得到标准的动态形
‑
...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜绍飞，宋华霖，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：