飞机结构数字孪生关键建模仿真技术

董雷霆1,周轩1,赵福斌1,贺双新1,卢志远1,冯建民2,3

Key technologies for modeling and simulation of the airframe digital twin

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飞机结构安全性设计思想经历了从静强度设计、安全寿命设计、损伤容限与耐久性设计到单机追踪的演变，未来有进一步向结构数字孪生的方向发展的趋势。飞机结构数字孪生是数字线程驱动的，多学科、多物理、多尺度、多保真度、多概率的模拟仿真系统，采用在线传感器监测、离线地面检查、飞机运行历史等多源数据，反映并预测对应飞机结构实体在全寿命周期内的行为和性能，有望革新现有的飞机结构使用和维护模式。本文面向疲劳寿命管理，提出飞机结构数字孪生的五项关键建模仿真技术，分别是载荷和损伤的数据获取技术、多尺度建模和力学分析技术、含裂纹复杂结构的精确高效仿真技术、基于降阶的数字孪生高效建模技术和考虑不确定性与多源异构数据的剩余寿命评估技术，并详细探讨这五项关键技术的研究现状与发展方向，为飞机结构数字孪生的系统研究与工程应用提供参考。

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