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申请/专利权人：中国水利水电科学研究院

摘要：本发明公开了一种基于数字孪生模型的结构损伤识别方法，属于水利工程健康检测和水工模型的技术领域，针对实际工程，建立已知物理参数的有限元仿真模型，结合物理模型试验，建立已知损伤结构的确定性仿真模型，构建损伤参数数据底板，结合工程实际，通过正交试验计算结构不同部位、不同深度、不同开度、不同长度条件下的损伤结构模态参数，形成实际工程损伤识别模型库，完成结构损伤识别的数字孪生模型建设，利用虚拟仿真技术，将实际工程结构与数字模型进行对比分析，实现对结构损伤的快速、准确识别，有效解决传统无损检测方法在实际应用中存在的识别速度慢，准确率低的问题，提高水利工程结构的可靠性和安全性。

主权项：1.一种基于数字孪生模型的结构损伤识别方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制作结构的混凝土构件，建立已知物理参数的有限元仿真模型；S2、获取混凝土构件的实测值，对有限元仿真模型进行标定，建立结构确定性仿真模型；S3、根据设定的裂缝参数在结构确定性仿真模型的基础上设置损伤区域，建立已知损伤结构的确定性仿真模型，构建损伤参数数据底板；S4、根据结构确定性仿真模型和损伤参数数据底板，建立实际工程的数字孪生仿真模型，计算损伤结构模态参数形成实际工程损伤识别模型库；S5、根据实际工程监测典型部位的模态参数，调用损伤识别模型库，确定实际工程发生损伤的区域及损伤参数；所述S3中，裂缝参数包括裂缝的长度、开度和深度，S3包括以下分步骤：S31、设置裂缝参数，根据设置的裂缝参数建立正交试验表；S32、根据正交试验表开展正交试验，在结构确定性仿真模型的基础上，设置损伤区域；S33、采用强度折减法，对损伤区域内的刚度、质量进行折减，计算得到结构确定性仿真模型的考虑损伤条件下结构的各阶模态参数与仿真结果；S34、获取混凝土构件，根据设定的裂缝参数在混凝土构件表面设置损伤区域，通过振动传感器，获取损伤结构典型部位的振动数据，得到混凝土构件损伤结构典型部位的各阶模态参数与仿真结果；S35、对比S33与S34计算的相同部位的前10阶模态参数实测值与仿真结果，通过深度学习确定损伤区域的力学参数，得到强度折减系数；S36、根据损伤区域的力学参数，建立已知损伤结构的确定性仿真模型；S37、重复步骤S31～S36，得到不同裂缝参数的强度折减系数和已知损伤结构的确定性仿真模型，构建损伤参数的数据底板；所述S4包括以下分步骤：S41、根据实际工程资料和已知物理参数的有限元仿真模型，建立实际工程的数字孪生仿真模型；S42、根据实际工程的数字孪生仿真模型和正交试验表，拟定各试验工况的损伤区域；S43、根据结构确定性仿真模型和损伤参数数据底板，进行各试验工况的损伤区域的参数确定和模态参数计算，并统筹各试验的计算结果；S44、根据各试验的计算结果，建立不同条件下的损伤结构模态参数对应的实际工程损伤识别模型库；所述S43中，统筹各试验的计算结果包括裂缝参数与一阶模态参数的一一对应关系。

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