前面几期主要介绍了权威真相源思想和几项协同仿真关键技术，实现了数据全方位贯通与使用，为可靠性协同仿真试验打下了坚实的理论基础。本期介绍面向数字孪生的可靠性协同仿真支撑环境，将理论与业务实践相结合。
1、协同仿真支撑环境架构
开展可靠性协同仿真时首先从基础大数据平台中抽取失效机理、试验标准等内容；然后在协同仿真平台中开展可靠性试验设计、标定、构建可靠性数字孪生；然后再进行可靠性评估与优化等工作。全流程中的过程数据将得到有效管理，同时也为协同仿真试验积累数据资产。
可靠性协同仿真支撑环境架构
2、建设内容
1）基于元模型的协同仿真框架构建
可靠性与环境适应性仿真试验协同仿真框架包括：协同策划模块、实时数据管理模块、工具集成模块、数据分析模块等。协同策划模块和流程管理模块支撑仿真试验数据采集、管理、传递和应用，数据搜索模块和数据分析模块实现数据的多元检索和比对分析，工具集成模块提供数据接口连接子系统和外部数据应用功能。2）可靠性试验仿真工具集成
可靠性协同仿真试验需要用到的软件工具包括需求分析工具、试验设计工具、多学科仿真工具和系统仿真工具等内容，如下图所示。将其统一集成到云平台上，能够方便工作人员使用，规范可靠性协同仿真试验工作流程。
仿真工具集成云平台
3） 数据传输和数据存储
实时数据主要通过基于DDS的多源异构数据集成技术进行传输，主要数据项应涵盖环境数据、实时数据、参考数据等内容，如下表所示：
表：关键数据传输项示例
Topic主题
Name名称
Type类型
Meaning含义
Environment
Value_Temperatute
Double
温度值（摄氏度）
Value_Humidity
Double
湿度值（摄氏度）
Physical
Time_Run
Double
试验时长（秒）
Value_Force
Double
载荷大小（牛顿）
Load_Frequency
Double
加载频率（赫兹）
Value_Displacement
Double
位移（毫米）
…
Mechanism
Force_Peak
Double
当前载荷峰值（牛顿）
Length_Crack
Double
裂缝长度(毫米)
Sif_Max
Double
最大应力强度因子
Cycles_Left
Double
剩余循环数（次）
Name_Maintain
String
维护建议
Time_Maintain
short
建议下次维护时间（秒）
Fatigue_Life
Double
疲劳寿命（工作小时）
…
3、建设成果
基于以上协同仿真支撑环境，可以快速构建可靠性数字孪生应用，能够实时监测、分析、预测关键试验数据项，为试验人员更好地开展相关试验提供了新的技术手段。
面向数字孪生的协同仿真支撑环境
数字孪生中的物理实体可由物理试验机及上位机、试验试件、实时检测设备以及存储主机等组成。物理实体能够将试验关键数据项如载荷、位移、图像、视频等稳定可靠地传递到权威真相源当中，同时也能根据已建模的结构体从权威真相源中抽取存储出关键数据项，实现场景复现与分析。数字孪生中的机理模型可由经过降阶的统一计算模型FMU（FunctionalMock-Up）、数据传输、参数标定等组成，机理模型能够支持试验的实时仿真运算，实时/超实时地得到关键试验参数。
数字孪生中的应用服务一般通过可视化界面将物理实验监控、预测分析数据项呈现给工作人员，同时提供决策支持建议等。如在疲劳试验中，帮助工作人员掌控试验进展，为开展维护工作及后续试验措施提供建议。典型的可视化界面如下图所示：
面向可靠性评估的数字孪生示例
数字孪生搭建完成后，能够形成“物理对象-机理模型-可视化界面-工作人员-物理对象”的完整闭环回路。工作人员能够实时根据信息开展监控、运维等工作，借助数字化手段助力试验能力跨越式发展。
本系列分期介绍可靠性与环境适应性协同仿真试验中的关键技术及案例，以此为国内开展相关研究和建设抛砖引玉。错误和纰漏之处期待您的指正。
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