导管架平台结构健康监测传感器优化布置

导管架平台长期受恶劣的海洋环境影响,环境腐蚀、海生物附着、海底冲刷及海上风浪流等作用,平台结构易产生各种形式的损伤。结构损伤会引起结构刚度的改变,结构模态参数直接反映了结构刚度变化情况。文中以南海某导管架平台为例,介绍了海上导管架平台结构健康监测(SHM)加速度传感器优化布置(OSP)方法。通过数值计算获得平台结构前3阶振动模态,应用EI法、MKE法及MAC法确定平台三向加速度传感器布置的数量及位置。经实践表明,EI与MAC法组合是导管架SHM中传感器优化布置(OSP)的最佳方法。     

数字孪生驱动的连铸辊健康监测与组装优化框架

连铸辊在服役周期内存在难以追溯、故障诊断困难、剩余寿命难预测及运维成本高等问题。为了提高连铸辊运维水平，充分利用连铸辊的服役寿命，提出了一种数字孪生驱动的连铸辊健康监测与组装优化方法。构建了基于数字孪生的连铸辊健康监测与组装优化系统架构，基于三维孪生模型的连铸辊可视化监控与追溯，实现了连铸辊在线运行三维可视化监控与服役周期内的跟踪追溯；利用孪生数据，建立了复杂工况下的连铸辊剩余寿命预测模型；基于等寿命思想与启发智能算法进行连铸辊组装优化。最后，设计开发了连铸辊健康监测与组装优化原型系统，验证了框架的有效性与可行性。     

[数字孪生驱动的智能制造]数字孪生与深度学习融合驱动的采煤机健康状态预测

针对处于恶劣工作环境的采煤机状态预测与维护困难的问题,结合数字孪生高逼真度行为仿真特性和深度学习强大的数据挖掘能力,提出数字孪生与深度学习融合驱动的采煤机健康状态预测方法。基于物理空间多物理参数构建采煤机数字孪生体,通过在虚拟空间的可视化展示与分析实现健康状态预判;建立基于深度学习的采煤机关键零件剩余寿命预测模型,实现实时监测数据驱动下的零件剩余寿命的在线预测;综合数字孪生体状态和剩余寿命值,实现采煤机健康状态预测。通过试验验证了该方法的有效性,为采煤机健康状态预测与管理提供新思路。     

数字孪生与深度学习融合驱动的采煤机健康状态预测

针对处于恶劣工作环境的采煤机状态预测与维护困难的问题,结合数字孪生高逼真度行为仿真特性和深度学习强大的数据挖掘能力,提出数字孪生与深度学习融合驱动的采煤机健康状态预测方法。基于物理空间多物理参数构建采煤机数字孪生体,通过在虚拟空间的可视化展示与分析实现健康状态预判;建立基于深度学习的采煤机关键零件剩余寿命预测模型,实现实时监测数据驱动下的零件剩余寿命的在线预测;综合数字孪生体状态和剩余寿命值,实现采煤机健康状态预测。通过试验验证了该方法的有效性,为采煤机健康状态预测与管理提供新思路。     

基于数字孪生的产品设计过程和工作量预测方法

为解决由于实际产品设计过程和理想的仿真过程状态不一致而导致的产品设计复杂性预测不准确的问题,研究了基于数字孪生的产品设计过程及其工作量预测方法.构建了产品设计数字孪生系统五维结构模型.详细定义了虚拟空间的产品设计数字孪生模型,包括功能数字孪生模型、设计师数字孪生模型和设计活动数字孪生模型.从知识的角度出发,提出了产品设...     

数字孪生净水厂运维管控一体化平台关键技术及应用

针对净水厂运维管控过程中信息透明度低、实时性差、缺乏精细化管控等问题,结合数字孪生五维模型,提出基于数字孪生的净水厂运维管控平台架构体系,并对数字孪生净水厂运维管控一体化平台关键技术进行了研究。提出数字孪生净水厂多源异构数据实时采集技术和多层次三维可视化监控模型,以解决三维可视化实时监控问题;提出基于云边协同的数字孪生净水厂控制架构以及基于“机理+智能”双模型驱动的净水厂工艺优化决策框架,并对供取水量预测、加药优化、泵组优化、设备预防性维护等模型进行了探索。最后,设计开发了净水厂运维管控一体化平台,验证了所提模型和方法的有效性,为数字孪生净水厂的实现提供了一定的参考。     

面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法

针对当前起重机本质安全所面临的监测力度差、能力指标单一、数据利用率不高导致承载能力评估效率低、评估结果不够全面的问题,本着“虚实互控-互调-互补”的思想,提出面向起重机结构承载能力评估的数字孪生系统构建方法。从设备服役场景出发,结合数字孪生五维模型,设计起重机结构承载能力数字孪生框架;以多指标下的结构承载能力动态综合评估方法为支撑,围绕虚实映射、数据交互与服务交互,分层分级阐述结构承载能力数字孪生系统构建方法;从模块内聚,功能集成的角度,搭建数字孪生系统平台。以YDC20/30轻小型移动式起重机为例,验证了所提方法及系统的有效性,为及时精准判断起重机服役过程中的安全性提供了一种新途径、新策略。     

基于云计算的刀具状态监测数字孪生系统研究

数字孪生连接物理世界与信息世界,可实时仿真物理系统,并提供预测结果,为优化决策提供参考.对基于云计算的刀具状态监测数字孪生系统进行研究,提出了基于核主成分分析和极限学习机的刀具磨损状态智能监测算法.对基于云计算的刀具状态监测数字孪生系统架构进行了介绍,对刀具磨损状态智能监测算法进行了分析,并通过试验确认基于云计算的刀具...     

机械完整性技术在海上采油平台延期服役决策中的应用

胜利海洋采油厂在海上布置有大量导管架采油平台,从2008年开始已有数十座平台陆续达到设计使用寿命。文中阐述了我国浅海区域导管架采油平台延寿管理的难点,从海上生产企业的角度出发,提出了基于风险的系统性解决思路,并借鉴机械完整性方法,规划了导管架平台延期服役管理框架与后续工作。     

复杂产品数字孪生装配模型表达与精度预测

针对复杂产品装配过程中装配模型/数据/信息脱节、精度预测不准确、缺乏现场装配有效指导等实际工程应用问题,提出复杂产品数字孪生装配模型表达与精度预测方法。给出基于数字孪生的复杂产品装配精度预测方法总体流程;其次,将数字孪生装配模型表达划分为装配对象模型和装配工艺模型,并明确了产品数字孪生装配模型的精准建模机制;在此基础上,采用基于实测数据的装配偏差传递更新迭代机制实现融合多维度误差源的产品装配误差分析计算与装配精度预测;最后,以某型卫星结构部装为例搭建了复杂产品数字孪生装配软硬件系统平台,并通过实例验证了所提方法的可行性,为复杂产品装配精度预测与保障提供了一种切实可行的新思路和新途径。     

基于遗传算法的海洋平台损伤诊断

海洋平台结构在环境因素下可能出现局部破损,提出一种快速诊断结构损伤的损伤探测方法,而遗传算法因其方法简单及较强的鲁棒性成为近年来发展较快的一种全局优化方法。以海洋平台实测的固有频率和振型为诊断依据,将海洋结构的损伤诊断归结为优化问题,采用遗传算法进行优化搜索。考虑到平台结构刚度的方向性,针对测量噪声和海洋平台模态的特点,提出了一种修正的目标函数作为遗传算法进行损伤诊断的适应度函数。数值模拟和物理模型试验结果表明,该方法能够准确地诊断出导管架海洋平台结构的损伤,改进了进化搜索的鲁棒性,提高了海洋平台结构损伤诊断的可靠性。     

M-LFM: a multi-level fusion modeling method for shape−performance integrated digital twin of complex structure

As a virtual representation of a specific physical asset, the digital twin has great potential for realizing the life cycle maintenance management of a dynamic system. Nevertheless, the dynamic stress concentration is generated since the state of the dynamic system changes over time. This generation of dynamic stress concentration has hindered the exploitation of the digital twin to reflect the dynamic behaviors of systems in practical engineering applications. In this context, this paper is interested in achieving real-time performance prediction of dynamic systems by developing a new digital twin framework that includes simulation data, measuring data, multi-level fusion modeling (M-LFM), visualization techniques, and fatigue analysis. To leverage its capacity, the M-LFM method combines the advantages of different surrogate models and integrates simulation and measured data, which can improve the prediction accuracy of dynamic stress concentration. A telescopic boom crane is used as an example to verify the proposed framework for stress prediction and fatigue analysis of the complex dynamic system. The results show that the M-LFM method has better performance in the computational efficiency and calculation accuracy of the stress prediction compared with the polynomial response surface method and the kriging method. In other words, the proposed framework can leverage the advantages of digital twins in a dynamic system: damage monitoring, safety assessment, and other aspects and then promote the development of digital twins in industrial fields.     

海洋石油平台结构系统的疲劳寿命预测

介绍了石油大学提出的海洋石油平台结构系统疲劳寿命预测的方法与步骤，并给出了渤海八号固定采油平台的计算实例。     

采油平台三维建模CAD系统的开发与应用

主要讨论了采油平台三维建模CAD系统的开发,即针对国内采油平台设计的现状,按照结构化生命周期法的原理,开发了一套适合采油平台设计使用的软件,并将研究成果成功应用于海上平台的三维图设计,显著提高了海上平台设计水平,提高了设计品质;在开发方法、设计分析方法、参数化建模、信息化管理、版本管理等方面的技术研究,也能适用于其他工程领域的设计,具有一定的推广实用价值。     

海上石油作业平台设备的维修探究

随着我国对能源的需求日益渐增,海上石油的开发成为了现阶段的重点工程之一。海上石油平台在使用的过程中,由于海水腐蚀、海风的破坏、工作人员操作造成的损毁,以及设备使用过程中的自然磨损等原因。会造成平台工作效率低下,甚至引发安全隐患。因此,必须高度重视海上石油平台上机械设备的维护和检修。文章分析了海上石油平台机械设备的工作特点和设备存在的风险,提出一些提升海上石油平台设备维护检修的有效建议。     

基于数字孪生的配送管理系统研究

为提升货物配送的全生命周期管理和配送过程的服务优化,将数字孪生理念融入配送管理,提出和研究了基于数字孪生理念的配送管理系统;分析了系统的应用需求,建立了系统的架构和功能结构,提出了配送过程数字孪生体的构建内容与方法,并设计构建了配送过程的基本数字孪生体、装箱规划的数字孪生体模型和配送过程优化的数字孪生体模型,建立了面向...