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题名基于仿真数据库的深潜球壳应力场数字孪生方法
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作者
曹宇
李杰
王芳
刘智翔
汪雪良
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机构
上海海洋大学
大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室
中国船舶科学研究中心
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出处
《系统仿真学报》
CAS
CSCD
北大核心
2024年第8期1764-1779,共16页
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基金
国家自然科学基金(52371282)
大连理工大学工业装备结构分析国家重点实验室开放课题基金(GZ22113)。
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文摘
提出一种基于仿真数据库及数字孪生技术的深潜球壳应力场预报方法,通过建立不同尺度及载荷下耐压球壳的应力场分布仿真数据库,在潜水器上实现了通过单个耐压壳有限传感器布点虚拟传感监测其他关键部位的应力状态。基于数字孪生技术构建三级虚拟结构层,Level-1 DT层实现从有限元仿真模型到数字模型的空间映射及云图展示,球壳的极限承载力实验与数值结果对比误差小于9.4%。Level-2 DT层通过创建数据库实现数字模型的数据样本推演,仿真数据库中未获得尺寸及载荷条件下的球壳应力场分布通过局部拉格朗日插值方法获得,插值应力结果相对于仿真结果的相对误差为4.8%。Level-3 DT层开发了深潜球壳数字模型危险区域应力场分布的机器学习预报功能,通过粒子群算法优化后的BP神经网络保证预测结果与仿真结果的误差小于1%。该方法综合考虑材料性能、结构尺寸和环境载荷,可以为耐压壳结构的实时安全评估提供参考,实现对潜水器单个或多个球壳动应力场分布的动态感知、智能诊断和科学预测。
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关键词
仿真数据库
数字孪生
深潜球壳
应力场分布
优化算法
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Keywords
simulation database
digital twin
deep submerged spherical shell
stress field distribution
optimization algorithm
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分类号
TP391.9
[自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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