【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于電子工程和計算機科學領域，具體涉及一種航空發動機整體葉盤數字孿生數據一致性驗證方法。
技術介紹
1、在航空工業中，航空發動機是至關重要的組件，其性能直接影響飛行器的效率和安全性。因此，數字孿生模型在航空發動機領域的應用變得愈發重要。航空發動機的整體葉盤是其關鍵組成部分之一，其設計和性能對發動機的整體效率和穩定性有著重要的影響。數字孿生模型通過在虛擬環境中模擬整體葉盤的運行情況，可以幫助工程師更好地理解葉盤的行為，進行優化設計，并在實際運行中進行性能預測和監測。然而，數字孿生模型的準確性取決于模型與實際系統之間的數據一致性。實際運行中，由于各種因素，包括材料的磨損、氣候變化和制造誤差等，數字孿生模型的預測結果可能與實際系統存在一定差異。因此，需要一種驗證方法來檢查數字孿生模型的準確性。
技術實現思路
1、本專利技術要解決的技術問題為：提供一種航空發動機整體葉盤數字孿生數據一致性校驗方法，該方法涵蓋了數據對齊模塊，數據劃分模塊，幾何數據一致性校驗模塊、物理數據一致性校驗模塊、行為數據一致性校驗模塊、規則數據一致性校驗模塊，能夠對整體葉盤數字孿生模型孿生數據一致性進行全面的驗證。
2、本專利技術解決其技術問題是采取以下技術方案實現的：一種航空發動機整體葉盤數字孿生數據一致性驗證方法，包括：
3、步驟(1)、進行物理數據和虛擬數據的時間對齊，其具體實現如下：
4、對于物理數據和虛擬數據，確保它們都有明確的時間戳。時間戳應該記錄數據采集或生成
5、步驟(2)、將孿生數據劃分為幾何數據、物理數據、行為數據、規則數據，其具體實現如下：
6、對航空發動機整體葉盤孿生數據劃分時，可以將孿生數據劃分為幾何數據、物理數據、行為數據和規則數據，針對每個模型類型的常見數據進行劃分。
7、幾何數據方面：幾何數據涉及發動機葉盤的形狀、結構和尺寸幾何特征。幾何特征參數包括葉片的長度、彎曲角度、葉片形狀。三維坐標點或曲面參數，描述葉片的形狀和位置。
8、物理數據方面：物理數據關注發動機葉盤的材料性質、力學特性和熱特性。材料屬性包括彈性模量、屈服強度、密度。熱特性參數包括導熱系數、熱膨脹系數。力學特性數據包括葉片的強度、剛度。
9、行為數據：行為數據涉及發動機葉盤在運行過程中的動態行為、振動響應。振動數據包括自由振動模態、阻尼比。動力學響應數據描述葉盤在不同工況下的響應情況。葉盤的運動學參數包括旋轉速度、轉動角度。
10、規則數據：規則數據關注于發動機葉盤的運行規則、故障診斷規則。運行規則包括葉盤的正常運行條件、性能范圍。故障診斷規則描述葉盤在可能故障發生時的行為和狀態。控制規則定義葉盤的調整和控制策略。
11、步驟(3)、針對幾何數據進行一致性校驗，其具體實現如下：
12、(3.1)坐標系和單位一致性校驗。定義標準坐標系和單位，選擇整體葉盤的局部坐標系，以更好地匹配整體葉盤的幾何形狀，確定正方向是沿著發動機的軸線，確保所有的工具和軟件都按照以上的約定來定義坐標系和坐標軸。整體葉盤的尺寸跨足多個數量級，在整體尺寸方面，選擇較大數據量級的長度單位，在細節尺寸方面，選擇較小量級的長度單位以便于測量和比較。涉及到旋轉或曲線的描述，明確定義角度的單位。參考行業內通用的標準step(standard?for?the?exchange?ofproduct?model?data)進行模型轉換，以確保整體葉盤的模型數據能夠在不同的工具和系統之間進行有效的交換。在坐標系、單位和坐標確定的情況下，使用矩陣乘法，對葉盤幾何數據進行三維坐標轉換。
13、(3.2)幾何特征的一致性驗證。根據整體葉盤設計和制造的關鍵要求，選擇需要驗證的幾何特征。包括邊、面、曲率。運用點云比較和曲面擬合算法，進行邊和面的一致性驗證。從實際葉盤物理測量或掃描中獲取點云數據或曲面數據。從數字孿生模型中獲取相應的邊和面的幾何數據。使用點云比較算法(icp)和曲面擬合算法(最小二乘法)，將實際數據與模型數據進行比較。計算實際數據和模型數據之間的差異度，使用均方根誤差(rmse)作為差異指標。根據預設的容差值，判斷邊和面的幾何特征是否在允許的誤差范圍內。
14、運用曲率計算和比較方法，驗證曲率的一致性。使用實際測量工具或設備獲取葉盤表面上關鍵點的曲率數據。從數字孿生模型中獲取相應點的曲率數據。對實際和模型的曲率數據進行比較，計算差異。根據制造要求和設計規范，設定曲率容差值。判斷曲率差異是否在允許的范圍內。
15、步驟(4)、針對物理數據進行一致性校驗，其具體實現如下：
16、(4.1)關鍵物理特性標定。彈性模量的標定：進行彈性模量的實驗室測試，使用拉伸試驗和壓縮試驗標準方法。獲取實驗數據，繪制應力-應變曲線。使用最小二乘法曲線擬合算法，對應力-應變曲線進行擬合，確定彈性模量的具體數值。根據擬合曲線得到的參數，計算彈性模量。記錄標定結果，并確保標定過程準確可追溯。屈服強度的標定：進行屈服強度的實驗室測試，采用拉伸試驗標準方法。獲取實驗數據，繪制應力-應變曲線。使用統計分析算法，確定屈服強度的標定結果。記錄標定結果，并確保標定過程準確可追溯。
17、(4.2)考慮環境條件。在進行一致性驗證前，通過環境監測設備實時監測實驗場地或物理模型所處的環境條件，包括溫度和濕度。記錄監測到的環境數據，以備后續一致性驗證時使用。考慮環境條件對材料性質的影響，特別是對彈性模量和屈服強度物理特性產生的變化。在有限元分析模擬中，模擬溫濕度對材料行為的影響，以更真實地反映實際環境下的物理特性。在進行一致性驗證實驗時，有必要，實時調整實驗場地的溫濕度等環境條件，以確保模型驗證的全面性和準確性。在一致性驗證中，進行數據分析時考慮環境因素，評估環境條件對物理特性的影響，以區分可能的環境誤差和模型誤差。
18、(4.3)物理特征的一致性檢驗。對每個數據點計算實際值與模型值之間的差異。使用所選的統計指標rmse綜合考慮所有差異。根據預設標準，制定一致性誤差范圍。確定哪些因素對一致性的影響最大。了解誤差如何從輸入傳播到輸出，找出關鍵節點。確保了解與葉盤或類似系統相關的標準和規范。根據行業標準和制造需求，設定允許的誤差范圍。使用設定的誤差容忍范圍，判斷每個數據點是否滿足一致性標準。
19、步驟本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種航空發動機整體葉盤數字孿生數據一致性驗證方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)、進行物理數據和虛擬數據的時間對齊；其具體實現如下，對于物理數據和虛擬數據，確保它們都有明確的時間戳，時間戳應該記錄數據采集或生成的準確時間，通常以毫秒或微秒為單位，確保物理數據和虛擬數據的時間戳采用相同的時間格式和時區，以避免在對齊過程中引入誤差，確保物理數據采集和虛擬數據生成的頻率相匹配，如果兩者的采樣或更新頻率不同，需要進行插值操作，選擇插值法對物理或虛擬數據進行插值，以匹配另一方的時間步長，以確保物理數據和虛擬數據在時間上同步，針對存在傳感器讀數或數據生成的時延，考慮進行時延校正，以確保物理數據和虛擬數據在時間上精確對齊，在完成時間對齊后，驗證物理數據和虛擬數據的時間戳是否在合適的范圍內，確保對齊過程沒有引入額外的誤差。
3.根據權利要求2所述的方法，其特征在于，步驟(2)、將孿生數據劃分為幾何數據、物理數據、行為數據、規則數據，其具體實現如下：
4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于，步驟(3
5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于，步驟(4)、針對物理數據進行一致性校驗，其具體實現如下：
6.根據權利要求5所述的方法，其特征在于，步驟(5)、針對行為數據進行一致性校驗，其具體實現如下：
7.根據權利要求6所述的方法，其特征在于，步驟(6)、針對規則數據進行一致性校驗方法，其具體實現如下：
8.根據權利要求7所述的方法，其特征在于，步驟(7)、綜合以上一致性檢驗結果，得出檢驗結論，其具體實現如下：
...【技術特征摘要】
1.一種航空發動機整體葉盤數字孿生數據一致性驗證方法，其特征在于，所述方法包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(1)、進行物理數據和虛擬數據的時間對齊；其具體實現如下，對于物理數據和虛擬數據，確保它們都有明確的時間戳，時間戳應該記錄數據采集或生成的準確時間，通常以毫秒或微秒為單位，確保物理數據和虛擬數據的時間戳采用相同的時間格式和時區，以避免在對齊過程中引入誤差，確保物理數據采集和虛擬數據生成的頻率相匹配，如果兩者的采樣或更新頻率不同，需要進行插值操作，選擇插值法對物理或虛擬數據進行插值，以匹配另一方的時間步長，以確保物理數據和虛擬數據在時間上同步，針對存在傳感器讀數或數據生成的時延，考慮進行時延校正，以確保物理數據和虛擬數據在時間上精確對齊，在完成時間對齊后，驗證物理數據和虛擬數據的時間戳是否在合適的范...
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