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作者：张文豪;吴娟;阮锴燚;
单位：太原理工大学机械与运载工程学院;太原理工大学山西省矿山流体控制工程实验室;太原理工大学矿山流体控制国家地方联合工程实验室;北京理工大学机械与车辆学院;
摘要：目前矿井提升机天轮的监测研究大多侧重于对天轮的振动、温度、偏摆的监测,而对天轮结构性能监测的研究较少。针对该问题,提出了一种基于数字孪生的矿井提升机天轮结构性能监测方法。根据矿井提升机天轮运行过程中的实际状况,设计了矿井提升机天轮数字孪生监测系统,该系统由物体实体层、孪生模型层、孪生数据层、应用层及各层之间的连接组成,其中孪生数据层中的预测数据是矿井提升机天轮运行过程中通过天轮结构性能预测模型实时预测的天轮结构性能数据,包括应力和应变数据。矿井提升机天轮结构性能预测模型采用组合代理模型构建:采用处理后的有限元数据训练得到径向基函数(RBF)单一代理模型,基于广义均方误差求得单一代理模型在组合代理模型中的权重,从而得到天轮结构性能预测模型。以立井五绳摩擦提升系统为试验对象,基于Unity3D平台,通过虚拟空间、数据传输及应用模块的构建,建立了矿井提升机天轮数字孪生监测系统,试验结果表明:在天轮运行过程中,4个测试点的测量应变和预测应变平均决定系数为0.973 98,预测应变与测量应变具有较高的相关性,验证了设计的预测模型能够满足对天轮结构性能监测的需求。
关键词：矿井提升机天轮;数字孪生;天轮结构性能监测;组合代理模型;天轮应变
基金资助：国家自然科学基金面上项目(52274156)
