飞机结构安全性设计思想经历了从静强度设计、安全寿命设计、损伤容限与耐久性设计到单机追踪的演变,未来有进一步向结构数字孪生的方向发展的趋势。飞机结构数字孪生是数字线程驱动的,多学科、多物理、多尺度、多保真度、多概率的模拟仿真系统,采用在线传感器监测、离线地面检查、飞机运行历史等多源数据,反映并预测对应飞机结构实体在全寿命周期内的行为和性能,有望革新现有的飞机结构使用和维护模式。面向疲劳寿命管理,提出飞机结构数字孪生的5项关键建模仿真技术,分别是载荷和损伤的数据获取技术、多尺度建模和力学分析技术、含裂纹复杂结构的精确高效仿真技术、基于降阶的数字孪生高效建模技术和考虑不确定性与多源异构数据的剩余寿命评估技术,并详细探讨这五项关键技术的研究现状与发展方向,为飞机结构数字孪生的系统研究与工程应用提供参考。
基本信息
题目 | 飞机结构数字孪生关键建模仿真技术 |
文献类型 | 期刊论文 |
作者 | 董雷霆,周轩,赵福斌,贺双新,卢志远,冯建民 |
作者单位 | 北京航空航天大学航空科学与工程学院,先进无人飞行器北京高校高精尖学科中心,航空工业飞机强度研究所全尺寸飞机结构静力/疲劳航空科技重点试验室 |
文献来源 | 航空学报 2021年03期 |
发表年份 | 2021 |
学科分类 | 工程科技Ⅱ辑 |
专业分类 | 航空航天科学与工程 |
基金 | 先进无人飞行器北京高校高精尖学科基地种子基金(ADBUAS-2019-SP-05)~~ |
分类号 | V214.1 |
关键词 | 数字孪生,结构安全性,疲劳断裂,降阶模型,不确定性 |
页码: | 113-141 |
总页数: | 29 |
文件大小: | 3935K |
论文目录
1 概述 |
1.1 飞机数字孪生概念的产生和发展现状 |
1.2 面向寿命管理的飞机结构数字孪生的概念、特点和意义 |
1.3 飞机结构数字孪生关键建模仿真技术概述 |
2 载荷和损伤的数据获取技术 |
2.1 载荷数据的获取 |
2.1.1 基于传感器的直接测量方法 |
2.1.2 基于飞行参数的数据挖掘方法 |
2.1.3 传感器测量与仿真结合的方法 |
2.1.4 飞行参数与仿真结合的方法 |
2.2 损伤数据的获取 |
2.2.1 在线监测方法 |
2.2.2 地面检测方法 |
2.3 该技术方向的展望 |
3 结构多尺度建模和力学分析技术 |
3.1 飞机结构的多尺度问题 |
3.2 结构多尺度模型的建立 |
3.2.1 结构均匀化分析技术 |
3.2.2 子模型技术 |
3.3 该技术方向的展望 |
4 含裂纹复杂结构的精确高效仿真技术 |
4.1 结构疲劳断裂模拟仿真方法 |
4.1.1 有限元法 |
4.1.2 扩展有限元法 |
4.1.3 无网格法 |
4.1.4 相场断裂方法 |
4.1.5 边界元法 |
4.1.6 SGBEM-FEM迭代法 |
4.1.7 SGBEM超单元-FEM装配法 |
4.2 该技术方向的展望 |
5 基于降阶的数字孪生高效建模技术 |
5.1 现有的模型降阶方法 |
5.2 自适应动态模型降阶方法 |
5.3 结构疲劳断裂损伤模型的降阶方法 |
5.4 该技术方向的展望 |
6 考虑不确定性与多源异构数据的剩余寿命评估技术 |
6.1 多源异构数据及模型融合方法 |
6.1.1 动态贝叶斯网络 |
6.1.2 D-S证据理论 |
6.1.3 粗糙集理论 |
6.1.4 模糊理论 |
6.2 融合服役数据的结构剩余寿命评估方法 |
6.2.1 模型数据结合的方法 |
6.2.2 数据驱动方法 |
6.3 该技术方向的展望 |
7 结论 |
参考文献
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