一种基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法技术

本发明专利技术提供一种基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法，属于材料性能检测技术领域。所述方法包括：S101，建立腐蚀数据感知传感系统；S102，构建腐蚀信息数据库；S103，通过腐蚀信息数据库将材料在线和离线腐蚀数据清洗加工为建模所需要的腐蚀特征，即：再加工数据；S104，将多材料的在线环境数据和再加工数据作为腐蚀智能数字机理模型的输入，在模型中结合材料的腐蚀演化规律，建立泛化能力强的介观到宏观的跨尺度腐蚀智能数字机理模型，为服役材料腐蚀性能提供寿命预测，实现材料腐蚀服役性能数字孪生。采用本发明专利技术，能够在保证等效加速的同时，进一步提升材料的腐蚀性能评价速度。进一步提升材料的腐蚀性能评价速度。进一步提升材料的腐蚀性能评价速度。

【技术实现步骤摘要】
一种基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法


[0001]本专利技术涉及材料性能检测
，特别是指一种基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法。

技术介绍

[0002]材料腐蚀的防护和维修在国民经济的比重一直很大，其中对于材料腐蚀性能评价一直是都是一个费事费力的工作。由于腐蚀在不同的服役环境下，材料将会表现出不同的腐蚀现象和腐蚀机理，这给材料的腐蚀性能评价带来了很大的挑战。目前大多数的评价方法是从监检测的数据来进行分析评价，缺少真正能将监测数据与对材料腐蚀机理模型的实时修正和演化推理相结合的材料腐蚀服役性能评价方法。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供了基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法，能够在保证等效加速的同时，进一步提升材料的腐蚀性能评价速度。所述方法包括：
[0004]S101，建立腐蚀数据感知传感系统；
[0005]S102，构建腐蚀信息数据库，根据材料的腐蚀寿命设计加速环境谱，在腐蚀加速实验舱中进行加速环境谱实验，验证加速环境谱在腐蚀机理和腐蚀结果上的等效性，并通过建立的腐蚀数据感知传感系统获取在线环境数据、材料在线腐蚀数据、离线测试的材料离线腐蚀数据存入腐蚀信息数据库；其中，所述加速环境谱包括：原始环境谱和等效加速环境谱；
[0006]S103，通过腐蚀信息数据库将材料在线和离线腐蚀数据清洗加工为建模所需要的腐蚀特征，即：再加工数据；
[0007]S104，将多材料的在线环境数据和再加工数据作为腐蚀智能数字机理模型的输入，在模型中结合材料的腐蚀演化规律，建立泛化能力强的介观到宏观的跨尺度腐蚀智能数字机理模型，为服役材料腐蚀性能提供寿命预测，实现材料腐蚀服役性能数字孪生。
[0008]进一步地，所述建立腐蚀数据感知传感系统包括：
[0009]在已有腐蚀加速实验舱的基础上，添加环境监控的采集和调控传感器、材料在线腐蚀数据获取传感器以及离线测试的材料离线腐蚀数据接收器；其中，环境监控的调控传感器在接收到腐蚀智能数字机理模型对环境参数的修改指令后，修改腐蚀加速实验舱的环境参数；其中，在腐蚀智能数字机理模型识别到可以对原始环境谱再进行等效加速的时候，向环境监控的调控传感器发出修改环境参数的指令，调控传感器接收到环境参数修改的指令后，对腐蚀加速实验舱的环境参数进行实时修改。
[0010]进一步地，利用S101建立的腐蚀数据感知传感系统调整腐蚀加速实验舱的加速条件，并通过S102和S103分别得到加速后的在线环境数据和加工数据，即利用数字孪生的方法得出等效加速环境谱。
[0011]进一步地，所述将多材料的在线环境数据和再加工数据作为腐蚀智能数字机理模
型的输入，在模型中结合材料的腐蚀演化规律，建立泛化能力强的介观到宏观的跨尺度腐蚀智能数字机理模型，为服役材料腐蚀性能提供寿命预测，实现材料腐蚀服役性能数字孪生包括：
[0012]将在线环境数据和再加工数据作为腐蚀智能数字机理模型的输入，在模型中结合材料的腐蚀演化规律，建立单一材料的腐蚀智能数字机理模型；
[0013]使用多材料，重复建立单一材料的腐蚀智能数字机理模型的操作，得到泛化能力强的介观到宏观的跨尺度腐蚀智能数字机理模型，为服役材料腐蚀性能提供寿命预测，实现材料腐蚀服役性能数字孪生。
[0014]进一步地，在将多材料的在线环境数据和再加工数据作为腐蚀智能数字机理模型的输入，在模型中结合材料的腐蚀演化规律，建立泛化能力强的介观到宏观的跨尺度腐蚀智能数字机理模型，为服役材料腐蚀性能提供寿命预测，实现材料腐蚀服役性能数字孪生之后，所述方法还包括：
[0015]构建材料服役性能数字孪生支撑展示平台。
[0016]进一步地，所述材料服役性能数字孪生支撑展示平台，用于查看腐蚀加速实验舱的运行情况、腐蚀信息数据库的存储情况、材料的实际实验情况和腐蚀智能数字机理模型的实时演化情况。
[0017]进一步地，所述材料服役性能数字孪生支撑展示平台支持集成再开发的功能，以及各种服役性能的数字孪生体的并入。
[0018]本专利技术实施例提供的技术方案带来的有益效果至少包括：
[0019]1)、利用数字孪生的方法实现等效加速(包括：腐蚀机理和腐蚀结果)，能够大幅降低材料腐蚀服役性能评价时间和成本；
[0020]2)、考虑腐蚀环境对材料微观腐蚀进程的影响，将在线、离线腐蚀数据与在线环境数据相结合，并对在线和离线的腐蚀数据进行分析加工，生成再加工数据，供腐蚀数字智能机理模型调用，在数字模拟的过程中，从介观到宏观的尺度去建模展现，能够实现从介观到宏观尺度的腐蚀演化全过程孪生，并能实时可视整个腐蚀过程；
[0021]3)、使用了腐蚀加速实验舱和腐蚀智能数字机理模型相互映射，自动迭代的数字孪生方法，可以实现根据机理模型识别出等效加速的范围，来下发腐蚀加速实验舱的环境参数改变指令，并通过环境监控的采集传感器监测反馈数据；
[0022]4)、能够实现一种智能化的动态环境谱，在保证等效加速的同时，进一步提升材料的腐蚀性能评价速度；
[0023]5)、利用大数据训练完成的腐蚀数字智能机理模型，能够实现对未知环境材料腐蚀服役性能的合理预测，即预测未来。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0025]图1为本专利技术实施例提供的基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法的流程示
意图；
[0026]图2(a)为本专利技术实施例提供的铝合金试样的三维XCT测试结果示意图；
[0027]图2(b)为本专利技术实施例提供的铝合金试样微观组织的三维重构示意图；
[0028]图3为本专利技术实施例提供的某地铝合金腐蚀服役性能原始环境谱示意图；
[0029]图4为本专利技术实施例提供的材料服役性能数字孪生展示平台实例示意图；
[0030]图5为本专利技术实施例提供的二次电流水平集模型示意图；
[0031]图6为本专利技术实施例提供的实时模拟腐蚀扩展路径示意图；
[0032]图7为本专利技术实施例提供的等效加速后的加速环境谱示意图。
具体实施方式
[0033]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术实施方式作进一步地详细描述。
[0034]如图1所示，本专利技术实施例提供了一种基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法，包括：
[0035]S101，建立腐蚀数据感知传感系统；具体可以包括以下步骤：
[0036]在已有腐蚀加速实验舱的基础上，添加环境监控的采集和调控传感器，包括温度、湿度、光照、SO2和盐雾等；其中，在腐蚀智能数字机理模型识别到可以对原始环境谱再进行等效加速的时候，向环境监控的调控传感器发出修改环境参数的指令，调控传感器接收到环境参数本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法，其特征在于，包括：S101，建立腐蚀数据感知传感系统；S102，构建腐蚀信息数据库，根据材料的腐蚀寿命设计加速环境谱，在腐蚀加速实验舱中进行加速环境谱实验，验证加速环境谱在腐蚀机理和腐蚀结果上的等效性，并通过建立的腐蚀数据感知传感系统获取在线环境数据、材料在线腐蚀数据、离线测试的材料离线腐蚀数据存入腐蚀信息数据库；其中，所述加速环境谱包括：原始环境谱和等效加速环境谱；S103，通过腐蚀信息数据库将材料在线和离线腐蚀数据清洗加工为建模所需要的腐蚀特征，即：再加工数据；S104，将多材料的在线环境数据和再加工数据作为腐蚀智能数字机理模型的输入，在模型中结合材料的腐蚀演化规律，建立泛化能力强的介观到宏观的跨尺度腐蚀智能数字机理模型，为服役材料腐蚀性能提供寿命预测，实现材料腐蚀服役性能数字孪生。2.根据权利要求1所述的基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法，其特征在于，所述建立腐蚀数据感知传感系统包括：在已有腐蚀加速实验舱的基础上，添加环境监控的采集和调控传感器、材料在线腐蚀数据获取传感器以及离线测试的材料离线腐蚀数据接收器；其中，环境监控的调控传感器在接收到腐蚀智能数字机理模型对环境参数的修改指令后，修改腐蚀加速实验舱的环境参数；其中，在腐蚀智能数字机理模型识别到可以对原始环境谱再进行等效加速的时候，向环境监控的调控传感器发出修改环境参数的指令，调控传感器接收到环境参数修改的指令后，对腐蚀加速实验舱的环境参数进行实时修改。3.根据权利要求1所述的基于数字孪生的材料腐蚀服役性能评价方法，其特征在于，利用S101建立的腐蚀数据感知传感系统调整腐蚀加速实验舱的加速条件，并通过S102和S103分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：高克玮，颜鲁春，蔡保玉，孙永利，贡金鹏，许振昌，庞晓露，
申请(专利权)人：北京科技大学，
类型：发明
国别省市：