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2020年11月4日

如何创建数字双胞胎

金门大桥的数字双胞胎 信贷:美国地质调查斯科特哈福纳。公共区域。

当约瑟夫·斯特劳斯(Joseph Strauss)、利昂·莫塞夫(Leon Moisseiff)和查尔斯·奥尔顿·埃利斯(Charles Alton Ellis)在1917年设计旧金山的金门大桥时,工程师们可能就知道它会成为一座举世闻名的大桥。毕竟,当它在1937年开放时,它是世界上最长、最高的悬索桥。他们无法想象其他工程师有一天会创造出一座数字孪生桥,但这就是Ozen工程公司的工程师在Ansys软件的帮助下所做的。雷竞技提现什么要求

Ozen Engineering是Ansys认雷竞技提现什么要求证的精英渠道合作伙伴。当该公司想要创建一个演示如何使用Ansys Twin Builder中的减少订单建模(ROM),他们不需要寻找太多的例子。雷竞技提现什么要求金门大桥距离该公司位于加州森尼维尔的总部以北不到50英里。

“我们想要人们可以认识并轻松理解的东西,”院长克里斯考克副总裁说。“金门桥是世界上最拍摄的桥梁之一。每个人都知道它看起来像什么。“

Cowan和Ozen的应用工程师Ahmed Elghandour和Anchong“Stephen”Liu开始创建一个模型来捕获桥梁上的风压,该模型将用于Twin Builder来计算当风向或风速改变时桥梁结构上的力。

按数字:金门大桥

  • 8980英尺。
  • 746英尺。高的
  • 90英尺。
  • 4,200英尺是最长的跨度
  • 4年构建
  • 372英尺深水在频道的中心
  • 120万铆钉把桥的两座塔握在一起
  • > 3500万美元在建筑(今天约5.62亿美元)

创建金门大桥数字双胞胎的五个步骤

无论是创建一个标志性桥梁的数字版本,还是任何其他结构或系统,Ansys的数字孪生工作流程是相同的。雷竞技提现什么要求你需要一个干净的几何网格和解决,然后你创建一个降阶模型(ROM),并通过Twin Builder分析ROM。

1.几何


ozen的第一个挑战是创造了一个不仅仅是桥梁的几何形状,而是周围的景观。该公司使用了来自Grabcad社区的开放几何体,并将其与Ansys Act工具获得的地区的地形几何合并,称为地形STL制造商ACT。雷竞技提现什么要求Act是一种易于使用的开发环境,它使用XML和IronPython编程语言来启用非专家用户来为高级工作流创建自定义应用程序。

“问题的一部分是几何。它不是为了模拟而建造的。“清理工作是Ansys SpaceClaim 3D建模器的工作,雷竞技提现什么要求它工作得很好。”

2.啮合


除了演示如何创建数字孪生,Ozen Engineering还想展示Ansys的马赛克网格技术,该技术可以自动将不同类型的网格与一般的多面体单元连接起来。雷竞技提现什么要求Ansys Fluent中的新的Poly-Hexcore特性使用雷竞技提现什么要求该技术填充体积区域,在边界层中保持高质量的分层多棱柱网格,并与一般的多面体单元共形连接两个网格。

“桥梁的大小需要一个复杂的网格,以便在模拟中捕获所有不同的尺度,”Cowan说。“感谢Ansys流畅的雷竞技提现什么要求啮合,这是简单而有效的。”

我们说的网到底有多大?流体模型尺寸为7,670米x 6,150米x 720米3.这需要480万个Poly-Hexcore元件和1450万个节点。

3.解决


“计算流体动力学(CFD)是自然界的非线性问题,通过将其作为简单的层层或更复杂的湍流问题来解决它可能是复杂的,”埃尔格南苏兰说。“我们使用的模型具有多面体六克塞网格,这是啮合中最新的技术之一。”

为了显示求解Poly-Hexcore网格的精度和速度,Ozen决定求解一个湍流模型(K-Epsilon,可实现)。

4.为一个数字双胞胎建立一个只读存储器

建立ROM的能力内置到Fluent中,并可以在Ansys DesignXplorer中生成,这是一个集成的Ansys Workbench应用程序,用于探索、理雷竞技提现什么要求解和优化您的设计。Ozen工程设置了最大风速范围和多个风向组件,然后创建了一个研究,以填充和构建ROM。

利用基于风矢量的实验设计(DOE)研究,为Twin Builder创建了一个功能模型(FMU)。“我们研究了风向以及典型速度条件的最小和最大范围,”埃尔甘多尔说。

5.通过双胞胎建设者实现ROM

一旦模拟完成,ozen工程师将提取ROM文件以用于双制造者以预测使用不同输入时的结果。

Ozen Engineering在Twin Builder中创建了一个数据连接器,该连接器使用Python脚本通过HTTP访问美国国家海洋和大气管理局网站,以获得实时更新的风速和方向数据。该数据被绑定到Twin Builder项目中,通过ROM进行评估。

“你可以在仿真过程中选择任何时间步,并评估不同的结果,”刘说。“脚本从网站读取过去的两小时数据,并在接下来的两个小时内继续捕获它,显示结果。”


数据以图表格式呈现,ROM查看器在各种时间步骤中提供结果数据的可视显示。例如,桥梁和塔上的压力分布可以在近实时来可视化。每15秒发送每隔15秒的实时数据,但只有每五分钟更改一次,因为网站数据点每五分钟更新一次。

埃尔甘多尔说:“这个数码孪生产品的美妙之处在于它很实用,但没有太多的细节,所以大多数人都很容易理解。”“同时,这也是一个复杂的CFD问题。”

“在休汶工程的团队认识到实时仿真带来预测维护和运营计划的权力,”考曼说。“我们继续使用物理原型硬件开发多职业数字双胞胎,以展示多功能的能力。”

该项目旨在便携,简单地理解和易于使用手持设备进行验证。他们的原型库存包括:

  • 一种风洞流体动力学应用,预测翼型上的升力。
  • 一种预测变形、电势和焦耳加热温度作为驱动电流的函数的双金属带热电学结构应用。
  • 一种预测磁场分布的磁静电感线圈应用。

Ozen Engineering还通过美国政府资助的研究资助来构建先进的数字双模型,可用于通过研究拨款来预测无人机(UAV)组件。

下载“数字双胞胎:使愿景可实现”白皮书有关创建数字双胞胎的更多信息。

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