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题名海洋动态电缆结构安全运维数字孪生技术
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作者
黄龚赛
武文华
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机构
大连理工大学力学与航空航天学院工业装备结构分析优化与CAE软件全国重点实验室
大连理工大学宁波研究院
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出处
《高电压技术》
北大核心
2025年第5期2322-2334,共13页
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基金
国家重点研发计划(2021YFA1003501)
国家自然科学基金(12432005)
航空科学基金(2022Z061001)。
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文摘
针对海洋工程由传统工业化向智能化方向转型过程中,动态电缆截面受力难以实时获取和服役安全无法有效保障的难题,提出了一种适用于海洋动态电缆结构安全运维的数字孪生技术。该模型由物理电缆、电缆虚实交互模型和孪生模型组成。将有限数量的倾角监测数据代入动态电缆线形重构算法中,获得电缆的轴向受力和弯矩。将整根电缆离散成若干微元段,把截面两端的轴向受力和弯矩作为边界条件输入应力重构算法中,实现截面应力分布的实时监测。该文孪生模型将电缆离散成10 000个微元段,通过3个倾角传感器即可实现整个电缆安全状态的准确映射。通过实验和数值仿真方法对所提孪生模型的可行性进行了验证,在恶劣海况下截面轴向应力和接触应力的最大重构误差为13.03 MPa和22.18 MPa,重构平均相对误差为2.88%,计算耗时为2.93 s。结果表明所提的孪生模型在动态电缆的安全运维方面表现出了良好的准确性和实时性。
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关键词
动态电缆
数字孪生
截面应力
安全运维
监测方案
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Keywords
dynamic cable
digital twin
cross-sectional stress
safety operation and maintenance
monitoring strategy
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分类号
TM75
[电气工程—电力系统及自动化]
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