[发明专利]用于工业规模的结构数字孪生的基于组件的降阶建模方法和系统

说明书

一种基于运行数据分析所生成的建议以及代表了实物资产的多个模型的复合模型来维护实物资产的方法，包括：由计算设备使用关于偏微分方程的至少一部分的端口缩减的静态凝聚简化基元近似来构造所述复合模型。所述计算设备分析与所述复合模型内的至少一个模型相关联的误差指标以确定所述误差指标超出容限等级，并且相应地增加端口缩减的静态凝聚简化基元近似中的基函数的数量。所述计算设备接收与所述实物资产的至少一个区域相关联的第一运行数据，并且更新所述复合模型。所述计算设备基于经过更新的复合模型来提供用于维护所述实物资产的建议。

背景技术

从结构完整性的角度来看，工业机械和基础设施的传统管理方法是在设计时进行广泛分析，以便尝试评估所有相关的运行条件，以及基于该分析来决定(i)资产的使用寿命，以及(ii)检查(inspection)、维护和维修的规范性方案(prescriptive scheme)(通常基于固定的时间间隔)。这项工作中的一个关键性观察结果在于，这种基于设计的规范性方法从根本上受限于资产的真实操作条件的大量不确定性。举例来说，设想一下远洋船舶的情形。船舶是基于对环境条件(波浪，风，腐蚀性海水)和运行条件(货物，装/卸周期的数量和频率)做出的假设而设计的。然而未来的运行条件在设计时无疑是未知的，因此，唯一的选择是做出保守假设以及内建较大的安全系数来补偿不确定性。在实践中，当完全依赖这种类型的设计时分析时，将会导致资产的过度设计(与之对应的是资本支出过多)或是与真实的结构能力相比的过早退役，抑或是两者兼而有之。此外，即使采用保守的设计假设，在运行期间仍然存在着超出设计期间假设的“最坏情况”的不可预见情况的风险，例如极端天气或事故。并且，精益设计的趋势(movement)日益增长——尤其是在诸如可再生能源之类的项目的经济可行性往往接近于收支平衡点的领域——其中为了降低成本会尽可能地限制安全裕度，而这进一步增大了资产超出为其核准的运行范围的可能性。这样会带来健康和安全风险，并且还会导致产生缩短资产寿命的损伤或者需要昂贵的补救干预措施。由此，需要一种用于为实物资产的整个使用寿命期间的维护和安全性提供条件建模和建议的解决方案。

发明内容

在一个方面，提供一种基于分析实物资产模型所生成的建议来维护实物资产的方法，所述模型包括多个组件并且形成所述实物资产的基于物理(physics-based)的数字孪生，所述方法包括由计算设备使用关于偏微分方程的至少一部分的端口缩减的静态凝聚简化基元近似(port-reduced static condensation reduced basis elementapproximation)来构造多个模型的复合模型(composite model)，所述多个模型中的每一个代表了多个组件中的至少一个，所述多个组件中的每一个代表了实物资产的至少一个区域。所述方法包括由所述计算设备为所述多个模型中的至少一个模型分析用于标识与所述至少一个模型相关联的误差等级的误差指标(error indicator)，以便确定所标识的误差等级超出了容限等级。所述方法包括由所述计算设备基于所述至少一个模型的误差等级超出了容限等级的判定而增加所述端口缩减的静态凝聚简化基元近似中的基函数(basisfunction)的数量。所述方法包括针对所述多个模型中的每一个模型，重复所述误差分析以及所述基函数的增加，直至所述多个模型中的每一个的误差等级低于容限等级。所述方法包括由所述计算设备从与所述实物资产相关联的第一运行数据源(first operationaldata source)接收由所述多个组件中的至少一个组件的至少一个参数代表的、与所述实物资产的至少一个区域相关联的第一运行数据。所述方法包括由所述计算设备基于所接收的第一运行数据来更新所述复合模型。所述方法包括由所述计算设备基于经过更新的复合模型来提供用于维护所述实物资产的建议。

附图说明

本公开的上述及其他目标、方面、特征和优点会通过参考以下结合附图进行的描述而变得更加清楚并被更好的理解，其中：

图1A是用于描述如何通过连接多个组件来获得系统级有限元模型的例图；

图1B描述了基于检查报告中的至少一个值更新的船体模型；

图1C描述了用于生成自动失稳检验报告的经过更新的船体模型；