基于直升机部件数字孪生的概率裂纹扩展实时预测
应用物理
2022-11-14 v3 计算工程、金融与科学
数据分析、统计与概率
摘要
为部署机体数字孪生或开展结构部件剩余寿命的概率评估，（近）实时裂纹扩展仿真方法至关重要。本文中，通过结合两种方法开发了一种降阶仿真方法以实现该目标。一方面，将对称 Galerkin 边界元-有限元（SGBEM-FEM）耦合方法与参数化建模相结合，生成复杂结构部件中不同尺寸/形状裂纹的应力强度因子计算数据库，借此可在一天内自动模拟数百个样本。另一方面，应用机器学习方法建立裂纹尺寸/形状与裂纹前沿应力强度因子之间的关系。通过将降阶计算模型与载荷输入及疲劳扩展律结合，实现了复杂结构中概率裂纹扩展的实时预测且计算负担最小。在一个轮转直升机部件示例中，即便疲劳裂纹扩展按周次逐循环模拟，仿真仍快于实时（相较于物理试验）。所提方法是实现复杂结构数字孪生的关键仿真技术，其进一步要求将模型预测与飞行/检测/监测数据相融合。
引用
@article{arxiv.2105.03668,
title = {Real-Time Prediction of Probabilistic Crack Growth with a Helicopter Component Digital Twin},
author = {Xuan Zhou and Shuangxin He and Leiting Dong and Satya N. Atluri},
journal= {arXiv preprint arXiv:2105.03668},
year = {2022}
}
备注
29 pages, 15 figures