[发明专利]面向对象数字孪生的空间结构模型生成及全寿命管理方法

权利要求书

1.一种面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，包括：

确定待生成的空间结构物理实体，解析其全要素信息，继承面向对象信息；

生成多态模型，表征继承空间结构物理实体的全要素信息；

集成多态模型，得到面向对象数字孪生模型，服务空间结构物理实体设计、建造和运维全寿命周期各阶段。

2.根据权利要求1所述的面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，生成多态模型包括：

S1、基于数字激光摄影技术生成动态几何表征模型；

S2、基于力学本构生成动态力学演化模型；

S3、融合步骤S1和步骤S2生成动态形-力耦合演化模型；

S4、基于机器学习生成动态响应预测代理模型。

3.根据权利要求2所述的面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，步骤S1的具体实现方法为：

将物理实体空间结构划分为j份位置，基于数字激光摄影技术在T_k时刻对物理实体空间结构不同位置的几何形貌进行拍摄，生成第j份位置处的虚拟几何模型L_j，叠加j份几何模型数据导入建模平台，在建模平台提取激光点特征数据，生成物理实体空间结构在T_k时刻的初始动态几何表征模型表示为：

更新初始动态几何表征模型：定时对物理实体空间结构的几何形貌进行拍摄，将拍摄完成后的数据按照初始模型的生成方法上传至建模平台，迭代初始动态几何表征模型的几何形貌，生成标准的动态几何表征模型。

4.根据权利要求2所述的面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，步骤S2的具体实现方法为：

基于试验数据构建Y_n，m与x_n，m的力学本构关系，其中Y_n，m表示物理实体空间结构中不同类型材料n与影响因素m之间力学性能指标的矩阵，x_n，m表示影响Y_n，m的不同材料类型n的变化因素m关系模型，Y_n，m表示为：

其中，f[]为状态方程；

将构建完成的力学本构关系导入建模平台，生成初始动态力学演化模型，在数字世界表征物理实体空间结构的内在力学性能；

更新初始动态力学演化模型：随着材料力学性能影响因素的改变，建模平台中相关材料力学性能数据自动更新，生成标准的动态力学演化模型。

5.根据权利要求2所述的面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，步骤S3的具体实现方法为：

耦合步骤S1生成的动态几何表征模型和步骤S2生成的动态力学演化模型Y_n，m，在建模平台生成初始动态形-力耦合演化模型，和Y_n，m与初始动态形-力耦合演化模型的关系表示为：

式中，R_dt表示初始动态形-力耦合演化模型在数字世界的响应数据；

更新初始动态形-力耦合演化模型：将多种传感器定时监测得到的物理实体空间结构响应数据R_e自动导入建模平台，计算R_e与初始动态形-力耦合演化模型的R_dt的保真性A，表示为：

根据保真性对初始动态形-力耦合演化模型进行和Y_n，m修正，直至修正计算出的响应达到预设计算响应与验证集响应比值的阈值时，得到标准的动态形-力耦合演化模型；对标准的动态形-力耦合演化模型在仿真平台进行多工况的计算，生成离线动态形-力耦合演化模型数据库，此过程随着传感器定时监测数据的更新而不断循环更新。

6.根据权利要求5所述的面向对象数字孪生的空间结构模型生成方法，其特征在于，步骤S4的具体实现方法为：

将标准的动态形-力耦合演化模型生成的离线动态形-力耦合演化模型数据库的数据作为神经网络的训练学习的样本点数据，传感器监测得到的数据，作为神经网络的输入，待识别目标结构相关的响应，作为神经网络的输出，通过对样本点数据进行训练，生成可以预测目标节点响应的代理模型。