基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统与方法技术方案

本发明专利技术涉及数字孪生技术领域，本发明专利技术提供的一种基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统，通过在虚拟的空间中建立零部件虚拟模型，再通过从实际工况中采集多源信号数据，经过A/D转化、数据预处理得到第一数据。通过数值计算单元中的有限元计算得到零部件应力值和第一疲劳寿命数值，并将该数据融合材料特性、尺寸、影响因子数据用于训练机器学习模型。再将第一数据输入机器学习模型计算的到材料系数，最终计算得到第二疲劳寿命数值。本方法和系统针对复杂装备中核心零部件，通过实时采集实际运行过程中的受力、形变和振动数据输入训练好的机器学习模型，获知受力载荷变化造成的零部件微观损伤，实现零部件的健康状态或疲劳寿命实时监测。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及数字孪生，特别涉及一种基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统与方法。

技术介绍

1、数字孪生(digital twin，dt)是一种数字化技术，可以将物理世界中的实体对象和流程进行数字化复制，以便在复杂装备设计、生产、运行保障等全寿命周期过程中，实现信息在数字空间与物理空间之间的双向共享交换与全面协同。数字孪生技术逐渐在众多领域得到一些初步应用，将数字孪生技术应用于复杂装备的关键零部件寿命监测，提供关键零部件的寿命预测和健康状态监测，对复杂装备的全寿命周期管理具有广阔的前景和重大意义。例如，悬臂零件在运行过程中受力复杂，受到的载荷大部分是交变载荷，即载荷大小和方向在某个周期内随时间变化而变化，如立式磨机的压力臂、水泥泵车长臂架等。这类复杂设备在设计的时候进行仿真分析，但并不能真实反映工作过程中交变载荷作用下的受力状态，只能在服役很长一段时间后，受到真实的交变载荷作用下，发生疲劳破坏才能被识别，需要亟需进行疲劳寿命监测。

2、cn114282709a公开了一种基于数字孪生的结构件疲劳裂纹扩展预测方法，步骤a、建立基于局部样本密本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统，其特征在于，所述基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统包括，

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统，其特征在于，所述数值计算单元包括数据预处理模块，用于将所述第一数据中的应力值进行计算得到工作载荷Pt数据，再分别将工作载荷Pt、形变数据和振动数据归一化处理。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统，其特征在于，数值计算单元包括有限元计算模块，用于根据工作载荷Pt和材料特性参数M0得到虚拟模型中每个单元体的应力值并可视化输出。

4.根...

【技术特征摘要】

1.一种基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统，其特征在于，所述基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统包括，

2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统，其特征在于，所述数值计算单元包括数据预处理模块，用于将所述第一数据中的应力值进行计算得到工作载荷pt数据，再分别将工作载荷pt、形变数据和振动数据归一化处理。

3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统，其特征在于，数值计算单元包括有限元计算模块，用于根据工作载荷pt和材料特性参数m0得到虚拟模型中每个单元体的应力值并可视化输出。

4.根据权利要求1-3任意一项所述的基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统，其特征在于，所述基于数字孪生的复杂装备零部件疲劳寿命监测系统还包括优化设计单元，用于根据所述第二疲劳寿命数值n1，平均应力σm，应力幅值s，优化零部件几何模型。

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【专利技术属性】
技术研发人员：李客，裘旭东，莫根林，袁稳沉，张树有，纪杨建，舒永东，谢贵重，胡国辉，
申请(专利权)人：杭州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：