数字孪生技术在飞行器强度设计中的发展及应用

陈亮1,2,3,孟凡星2,3,王成波2,3,张音旋2,3,孟琳书2,3(1大连理工大学 力学与航空航天学院;2航空工业沈阳飞机设计研究所;3辽宁省飞行器结构强度数字孪生重点实验室)
摘要:随着数字孪生技术在武器装备领域的应用不断拓展,其作为该领域具有潜在颠覆性的关键技术,正逐步成为提升航空武器装备研发设计能力的核心要素与重要发展手段。在航空领域对经济性、安全性和高效率的发展诉求下,深入探究数字孪生技术的内涵及其关键技术,对于明晰航空飞行器领域数字化仿真技术的未来走向至关重要。系统梳理并分析了数字孪生的概念及研究现状,提出了飞行器设计领域数字孪生的关键技术和应用发展方向,旨在为飞行器强度体系的数字化建设提供有价值的参考。
关键词:同步演化;载荷预测;数字孪生;飞行器;强度体系

目录介绍

1 国内外研究进展

1.1 国外研究进展

1.2 国内研究进展

2 数字孪生结构强度设计需求

2.1 概述

2.2 基于数字孪生的飞行器结构强度设计分析技术储备不足

1) 计算维度

2) 组织管理层面

3) 优化目标处理层面

2.3 飞行器结构强度数字孪生技术体系不完善

1) 工况模拟局限

2) 误差累积效应

3) 试验风险较高

4) 验证阶段失衡

2.4 飞行器/机械装备结构可靠性研究、验证试验技术不成熟

2.5 飞行器结构健康监控与智能预测技术工程化应用程度偏低

3 数字孪生关键技术分析

3.1 概述

3.2 飞机机体数字孪生同步演化技术

3.3 高保真多物理场时变载荷预测技术

3.4 降阶模型构建与更新技术

1) 高保真度仿真优化

2) 智能化仿真体系构建

3) 神经网络预测应用

4) 试验验证技术开发

3.5 飞机飞行能力实时预测与评估技术

4 未来展望

1) 短期目标:夯实技术基础,实现关键技术突破与应用

2) 中期目标:构建协同生态,驱动全生命周期智能化转型

3) 远期目标:引领技术变革,开创航空工业新纪元

 

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