基于ANSYS Twin Builder连杆结构数字孪生体建模关键技术及应用
基于ANSYS Twin Builder的连杆结构数字孪生体建模是一项关键技术，它结合了ANSYS Mechanical、True-Load和ANSYS Deployer等多个软件，实现了连杆结构的全面监控、性能分析和优化。以下是该技术的关键步骤及应用：
一、连杆载荷识别
载荷识别原理
在结构线性响应情况下，载荷与变形、变形与应变均为线性关系，因此载荷与应变也是线性关系。True-Load软件基于这一性质对线性响应的结构进行载荷识别。
载荷识别流程
首先，对连杆模型施加单位载荷并求解其应变响应。
然后，True-Load软件根据单位载荷应变计算结果确认连杆结构上最佳应变片贴片的位置和方向。
接着，对连杆结构进行应变片贴片，并进行现场试验采集应变片的测试结果。
最后，将试验测得的应变数据读入True-Load软件，通过计算得到连杆在试验过程中相应的动态载荷历程。
二、连杆模型降阶
连杆载荷识别ROM生成
将连杆实测试验中获得的应变测试数据和利用True-Load识别出的真实载荷历程，导入ANSYS Twin Builder的Response Surface ROM模块中，基于Response Surface Method(RSM)理论，生成载荷识别ROM。
连杆应力/变形场Static ROM生成
在ANSYS Mechanical的Static Structural模块中，设置ACT插件StaticROM Pre，利用DOE试验建立多组试验载荷数据作为训练样本，求解并存储载荷数据、应力和变形结果、节点坐标等信息。
将上述数据导入ANSYS Twin Builder中的Static ROM Builder模块，依据奇异值分解Singular Value Decomposition(SVD)方法压缩连杆3D模型训练数据，并结合Response Surface Method (RSM)方法生成连杆应力/变形场Static ROM。
三、连杆数字孪生体模型建立
- 在ANSYS Twin Builder中，将载荷识别ROM输出端和应力/变形场Static ROM输入端进行连接，并设置相应的接口。
- 输入连杆应变片的测试应变数据后，通过该模型计算，可快速得到连杆整个模型的应力/变形结果。
- 在ANSYS Twin Builder环境中，对该模型进行编译生成twin模型，并输出twin模型文件。
四、连杆数字孪生体模型部署
- 将输出的连杆twin模型文件和应变数据csv文件导入ANSYS Deployer中，建立连杆数字孪生体模型。
- 经调试求解成功后，利用其Export Python App生成可执行程序SDK文件夹。
- 该文件夹通过命令行执行，可完全脱离有限元仿真环境，并获得连杆现实场景中应力和变形结果的实时响应。
五、应用
- 通过连杆数字孪生体模型，可以实现全面监控连杆的关键参数，分析其在非常规条件下的各种性能，如恶劣工作环境、存在加工误差、冲击载荷工况等。
- 利用数字孪生体模型进行虚拟化测试，可以缩短测试和分析的时间，降低测试与分析的成本，并可以根据虚拟化测试结果优化试验参数。
- 该技术还可以用于连杆结构的优化设计、故障诊断和预测维护等方面，提高连杆的性能和可靠性。
以下是相关图片展示：
综上所述，基于ANSYS Twin Builder的连杆结构数字孪生体建模技术是一项高效、准确的方法，它能够实现连杆结构的全面监控、性能分析和优化，为连杆的设计、制造和维护提供了有力的支持。