歐壯壯，李建強(qiáng),2，陳繼文，潘 昊

(1.山東建筑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院,山東 濟(jì)南 250101)(2.安丘市職業(yè)中等專業(yè)學(xué)校,山東 安丘 262100)

數(shù)字孿生一詞的雛形最早由美國密西根大學(xué)Grieves教授于2002年在他的全生命周期課程上提出，稱為“鏡像空間模型”，當(dāng)時并未定義為數(shù)字孿生[1]。2011年，Michael Grieves在其著作《幾乎完美：通過PLM推動創(chuàng)新和精益產(chǎn)品》中將這一概念大力推廣，此時這一概念被正式定義為數(shù)字孿生[2]。數(shù)字孿生通過軟件定義和數(shù)據(jù)驅(qū)動，創(chuàng)建與物理實體對應(yīng)的虛擬模型，利用傳感器對物理實體和使用工況信息進(jìn)行采集，將采集到的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為電腦可接收和可分析的數(shù)字化信號，將物理實體的所有信息在虛擬空間中完成數(shù)字化表達(dá)，并利用虛擬模型和物理實體之間的動態(tài)交互和大數(shù)據(jù)分析，為物理實體增加或者擴(kuò)展新的能力[3]。

數(shù)字孿生技術(shù)的兩大基礎(chǔ)是數(shù)字化和網(wǎng)絡(luò)化，實現(xiàn)的核心是模型和數(shù)據(jù)，即高保真度虛擬模型的構(gòu)建、融合與數(shù)據(jù)的采集和分析。基于數(shù)字孿生技術(shù)，構(gòu)建產(chǎn)品的數(shù)字孿生模型，實現(xiàn)模型與物理實體之間的信息交互，可有效指導(dǎo)產(chǎn)品的設(shè)計、制造、使用和維護(hù)。許多學(xué)者在數(shù)字孿生技術(shù)保障產(chǎn)品的質(zhì)量方面開展了研究。陸清等[4]通過數(shù)字孿生技術(shù)，在民用飛機(jī)的設(shè)計階段對飛機(jī)孿生模型進(jìn)行模擬仿真和優(yōu)化驗證，實現(xiàn)了對飛機(jī)性能的優(yōu)化。張在房等[5]針對航天器艙門展收過程中的振動問題，提出一種基于數(shù)字孿生的設(shè)計優(yōu)化方法，有效提高了艙門的動態(tài)性能。于勇等[6]提出了基于數(shù)字孿生模型的實時工藝決策，優(yōu)化了工藝流程，有效保障了產(chǎn)品的加工質(zhì)量。王嶺[7]提出了基于數(shù)字孿生的航空發(fā)動機(jī)低壓渦輪單元體的對接技術(shù)，對產(chǎn)品和安裝環(huán)境進(jìn)行建模，通過對實時數(shù)據(jù)的采集和分析使對接過程中渦輪單元體的位置可視化，解決了以往裝配過程中存在的盲區(qū)問題，有效提高了裝配精度。陶飛等[8]在數(shù)字孿生的十大應(yīng)用領(lǐng)域中描述了基于數(shù)字孿生的車輛抗損傷性能評估系統(tǒng)，通過物理車輛和虛擬車輛之間的信息交互來實現(xiàn)車輛關(guān)鍵部位的強(qiáng)度、結(jié)構(gòu)部件的完整性和車輛運(yùn)行功能的實時映射與精準(zhǔn)仿真，實現(xiàn)了可靠性評估和使用壽命的精準(zhǔn)預(yù)測。在產(chǎn)品設(shè)計、制造和使用過程中，強(qiáng)度都是產(chǎn)品的一個重要性能指標(biāo)。它受材料的屬性、結(jié)構(gòu)、制造工藝和使用工況等多種因素的影響[9]。產(chǎn)品失效往往是強(qiáng)度的失效，如產(chǎn)品變形、斷裂、損傷等失效形式的本質(zhì)都是強(qiáng)度失效?，F(xiàn)階段基于數(shù)字孿生技術(shù)保障產(chǎn)品強(qiáng)度的方法在產(chǎn)品設(shè)計、制造和使用維護(hù)中大部分都是各自獨(dú)立的，沒有形成協(xié)同關(guān)聯(lián)，效果不理想。

本文將數(shù)字孿生技術(shù)應(yīng)用于產(chǎn)品強(qiáng)度的可靠性保障中，介紹了強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)與增材制造和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合的一些研究方法和內(nèi)容，并對強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)的發(fā)展趨勢進(jìn)行了展望。強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)可貫穿于產(chǎn)品的全生命周期中，形成產(chǎn)品強(qiáng)度可靠性保障的閉環(huán)，大大延長產(chǎn)品的使用壽命。

1 強(qiáng)度數(shù)字孿生模型

強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)是數(shù)字孿生技術(shù)的衍生，是保障產(chǎn)品在全生命周期中強(qiáng)度可靠性的一種新思路?；谖寰S數(shù)字孿生模型[8]，建立圖1所示的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型，該模型包含物理實體、虛擬實體、孿生數(shù)據(jù)、連接和服務(wù)共5部分。其中，物理實體是強(qiáng)度數(shù)字孿生模型的基礎(chǔ)，涵蓋原材料、加工制造設(shè)備、產(chǎn)品、環(huán)境和工作人員等所有的實體；虛擬實體主要包括產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型和加工設(shè)備的數(shù)字孿生模型；孿生數(shù)據(jù)是指將虛擬實體的數(shù)據(jù)和傳感器對物理實體采集的各類與強(qiáng)度有關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行分類封裝，主要包括設(shè)計數(shù)據(jù)、制造數(shù)據(jù)、運(yùn)行數(shù)據(jù)和維護(hù)數(shù)據(jù)；服務(wù)是指利用歷史數(shù)據(jù)和動態(tài)交互的實時數(shù)據(jù)進(jìn)行產(chǎn)品的強(qiáng)度虛擬驗證優(yōu)化、加工工藝的創(chuàng)新優(yōu)化、產(chǎn)品的強(qiáng)度指標(biāo)評估和使用壽命預(yù)測。連接部分主要作用是實現(xiàn)物理實體、虛擬實體、孿生數(shù)據(jù)、服務(wù)4部分的互聯(lián)互通和動態(tài)交互。

圖1 強(qiáng)度數(shù)字孿生模型

強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)貫穿產(chǎn)品全生命周期的設(shè)計、制造、服務(wù)階段，強(qiáng)度數(shù)字孿生模型中的虛擬實體能獲得產(chǎn)品面向全生命周期的各類數(shù)據(jù)，并且與物理實體之間是動態(tài)交互的，可以實現(xiàn)產(chǎn)品設(shè)計的仿真模擬、加工工藝的優(yōu)化、健康狀況評估和使用壽命預(yù)測，保障產(chǎn)品全生命周期中強(qiáng)度的高可靠性?；诋a(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型和加工設(shè)備的數(shù)字孿生模型實時監(jiān)測產(chǎn)品的強(qiáng)度指標(biāo)，調(diào)控產(chǎn)品的制造和使用過程，形成產(chǎn)品強(qiáng)度可靠性保障的閉環(huán)，避免產(chǎn)品失效。

2 強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)與增材制造、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的結(jié)合

強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)與增材制造、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合貫穿于產(chǎn)品的全生命周期具有重要的生產(chǎn)革命意義。莊存波等[10]指出通過數(shù)字孿生技術(shù)可以促進(jìn)建模、仿真與優(yōu)化技術(shù)集成到產(chǎn)品全生命周期過程中。數(shù)字孿生是包含多個維度的數(shù)字化集成[11]，可以實現(xiàn)強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)與增材制造、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)的有效結(jié)合，保障產(chǎn)品在全生命周期中的強(qiáng)度可靠性。增材制造是新的智能制造實踐，數(shù)字化是貫穿增材制造從產(chǎn)品的設(shè)計、仿真到制造全過程的關(guān)鍵載體，有利于實現(xiàn)增材制造設(shè)備與加工設(shè)備數(shù)字孿生模型之間的互聯(lián)互通和數(shù)據(jù)的動態(tài)交互。增材制造技術(shù)可以使設(shè)計人員在設(shè)計時無需考慮傳統(tǒng)制造方法的工藝限制，實現(xiàn)產(chǎn)品的整體設(shè)計和關(guān)鍵部位的強(qiáng)化設(shè)計，為產(chǎn)品強(qiáng)度的提高帶來新的可能性。另外，增材制造采用分層打印的方式進(jìn)行產(chǎn)品的加工，為產(chǎn)品材料的設(shè)計帶來了一條新途徑[12]。Kuernsteiner等[13]研制了一種可用于增材制造的鐵鎳鈦合金鋼材，在200 ℃左右，這一鋼材可以原位形成馬氏體并實現(xiàn)鎳-鈦納米沉淀，有效提高了鋼材的硬度。

采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化，在保障產(chǎn)品強(qiáng)度的同時可以實現(xiàn)輕量化和減材的目的[14]。增材制造技術(shù)可以打印拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化后的復(fù)雜產(chǎn)品，實現(xiàn)設(shè)計制造一體化，減少實驗次數(shù)和生產(chǎn)缺陷[15]。陳繼文等[16]采用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化和增材制造相結(jié)合的方法進(jìn)行了碼垛機(jī)器人小臂結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計，保障強(qiáng)度可靠性的同時實現(xiàn)輕量化和減材目的。

3 基于強(qiáng)度數(shù)字孿生的產(chǎn)品全生命周期

強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)貫穿產(chǎn)品的生命周期全過程，形成產(chǎn)品強(qiáng)度可靠性保障的閉環(huán)，可以有效避免產(chǎn)品強(qiáng)度的失效?；趶?qiáng)度數(shù)字孿生的產(chǎn)品全生命周期如圖2所示，在產(chǎn)品的設(shè)計階段，強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)可以通過綜合歷史數(shù)據(jù)和各階段的動態(tài)交互數(shù)據(jù)，構(gòu)建性能更優(yōu)的產(chǎn)品強(qiáng)度數(shù)字孿生模型。根據(jù)產(chǎn)品的使用工況在虛擬狀態(tài)下對產(chǎn)品的數(shù)字孿生模型進(jìn)行強(qiáng)度仿真驗證和優(yōu)化，并使用拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化方法對產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計達(dá)到更好的效果，保障產(chǎn)品在設(shè)計階段的強(qiáng)度；在產(chǎn)品的加工階段，增材制造設(shè)備的數(shù)字孿生模型通過綜合以往此類產(chǎn)品的加工制造數(shù)據(jù)，在加工之前實現(xiàn)對制造工藝流程的虛擬仿真、驗證和優(yōu)化，使工藝流程得到優(yōu)化。在加工過程中，傳感器會采集與產(chǎn)品強(qiáng)度有關(guān)的數(shù)據(jù)實時反饋給增材制造設(shè)備的數(shù)字孿生模型。模型進(jìn)行數(shù)據(jù)分析后，對加工參數(shù)進(jìn)行動態(tài)的調(diào)整，有效保障產(chǎn)品在加工階段的強(qiáng)度；在產(chǎn)品的運(yùn)行、維護(hù)、管理期間，產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型會得到物理實體的實時數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析后將產(chǎn)品的實時健康狀況發(fā)送給用戶和廠家。根據(jù)模型對產(chǎn)品健康狀況的評估，用戶和廠家可以有針對性地對產(chǎn)品進(jìn)行預(yù)防性維護(hù)，保障產(chǎn)品在使用階段的強(qiáng)度。

圖2 基于強(qiáng)度數(shù)字孿生的產(chǎn)品全生命周期

3.1 基于強(qiáng)度數(shù)字孿生的產(chǎn)品設(shè)計

在產(chǎn)品的設(shè)計階段，構(gòu)建產(chǎn)品的數(shù)字孿生模型并融入到產(chǎn)品的設(shè)計與生產(chǎn)過程中，在保障產(chǎn)品性能的同時可有效提高生產(chǎn)效率[17]。陶飛等[18]提出了一種基于數(shù)字孿生的產(chǎn)品設(shè)計模式，指出了數(shù)字孿生在產(chǎn)品設(shè)計階段的具體應(yīng)用，使得產(chǎn)品設(shè)計、制造和服務(wù)更加智能和高效。莊存波等指出了數(shù)字孿生技術(shù)在產(chǎn)品設(shè)計階段的實施途徑，其中物理實體的數(shù)字化表達(dá)和模型的精準(zhǔn)仿真及優(yōu)化是實現(xiàn)應(yīng)用的基礎(chǔ)。

基于強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)，產(chǎn)品設(shè)計者無需考慮傳統(tǒng)制造方法的工藝限制，通過綜合市場需求、產(chǎn)品功能和歷史數(shù)據(jù)直接進(jìn)行產(chǎn)品強(qiáng)度數(shù)字孿生模型的構(gòu)建。產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型包括產(chǎn)品的幾何信息、物理信息、行為信息和規(guī)則信息。其中，幾何信息是指產(chǎn)品的尺寸、結(jié)構(gòu)和裝配關(guān)系等影響產(chǎn)品強(qiáng)度的因素；物理信息是指產(chǎn)品的受力、變形以及產(chǎn)品組成材料的剛度、強(qiáng)度、硬度、疲勞強(qiáng)度等材料特性；行為信息是產(chǎn)品在不同使用工況下強(qiáng)度指標(biāo)的變化信息；規(guī)則信息是指產(chǎn)品運(yùn)行的規(guī)律信息。產(chǎn)品的強(qiáng)度指標(biāo)根據(jù)材料的屬性不同分為屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度和彈性模量等指標(biāo)，根據(jù)使用工況的不同分為靜態(tài)強(qiáng)度、動態(tài)強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度，這些強(qiáng)度指標(biāo)可以通過分析傳感器采集到的數(shù)據(jù)得出。

產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型與物理實體之間的對應(yīng)關(guān)系可以是一對一，也可以是一對多。模型的構(gòu)建可以是在上一代模型的基礎(chǔ)進(jìn)行改進(jìn)，也可以根據(jù)需求重新進(jìn)行構(gòu)建。無論哪種構(gòu)建方式，新模型與舊模型之間的數(shù)據(jù)可以實現(xiàn)互聯(lián)互通。模型構(gòu)建完成后，要通過虛擬仿真的方式對產(chǎn)品的強(qiáng)度進(jìn)行驗證，并對其可靠性進(jìn)行評估。模型的仿真過程可以利用物理實體的歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真，也可以利用從物理實體獲得的動態(tài)數(shù)據(jù)進(jìn)行仿真。把傳感器采集的實時數(shù)據(jù)傳遞給產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型，使模型在實時動態(tài)數(shù)據(jù)的驅(qū)動下進(jìn)行仿真，可極大地減少虛擬仿真與真實仿真之間的差距，提高仿真的可靠性。經(jīng)過仿真實驗后，根據(jù)評估反饋的結(jié)果對模型進(jìn)行拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化和驗證直至達(dá)到理想的產(chǎn)品強(qiáng)度。

3.2 基于強(qiáng)度數(shù)字孿生的產(chǎn)品制造

產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型在經(jīng)過拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化后，形狀會變得復(fù)雜一些，采用傳統(tǒng)的加工方式加工比較困難，而增材制造可以實現(xiàn)對這類復(fù)雜零件的加工制造和過程控制。增材制造工藝的兩個重要指標(biāo)是宏觀控形和微觀控性。宏觀控形主要是指產(chǎn)品的變形、裂紋、支撐開裂等外在的影響產(chǎn)品強(qiáng)度的指標(biāo)；微觀控性主要是指產(chǎn)品打印過程中材料的相變、球化等決定金屬力學(xué)性能的指標(biāo)。DebRoy等[19]通過建立增材制造設(shè)備的數(shù)字孿生模型來模擬打印時產(chǎn)品的加熱和冷卻速率、凝固參數(shù)、相變、殘余應(yīng)力和變形等指標(biāo)的變化情況，通過確定最優(yōu)的工藝參數(shù)來實現(xiàn)對產(chǎn)品的形狀和力學(xué)性能的有效控制。

增材制造產(chǎn)品的強(qiáng)度受打印材料、產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)、加工參數(shù)、產(chǎn)品后處理工藝和制造設(shè)備的影響。構(gòu)建增材制造設(shè)備的數(shù)字孿生模型，可以實現(xiàn)對影響產(chǎn)品強(qiáng)度的因素的有效控制。基于強(qiáng)度數(shù)字孿生的增材制造如圖3所示，將產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型輸入到增材制造設(shè)備的數(shù)字孿生模型中，在打印之前，進(jìn)行制造工藝的模擬仿真和優(yōu)化驗證。根據(jù)工藝仿真結(jié)果，可以通過產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型實現(xiàn)材料的重新選擇和對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的再次優(yōu)化設(shè)計。然后反復(fù)對制造工藝進(jìn)行優(yōu)化和驗證，直到實現(xiàn)工藝流程的優(yōu)化。增材制造設(shè)備會根據(jù)模型模擬仿真確定的工藝流程，自動設(shè)置合適的加工參數(shù)，完成產(chǎn)品的打印過程。根據(jù)打印產(chǎn)品的實際情況，再對產(chǎn)品進(jìn)行后處理，此時產(chǎn)品的數(shù)字孿生模型就有了相互映射的物理實體[20]。

圖3 基于強(qiáng)度數(shù)字孿生的增材制造

在增材制造的過程中，增材制造設(shè)備的數(shù)字孿生模型和加工設(shè)備之間的數(shù)據(jù)是動態(tài)交互的，通過對實時數(shù)據(jù)的分析，能夠?qū)崿F(xiàn)對加工過程的有效控制。一方面，可以實現(xiàn)對增材制造設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)控，避免因為設(shè)備原因引起的產(chǎn)品強(qiáng)度不達(dá)標(biāo)；另一方面，可以實現(xiàn)對加工過程中可能出現(xiàn)的工藝問題進(jìn)行預(yù)測。根據(jù)預(yù)測結(jié)果，及時對加工參數(shù)進(jìn)行動態(tài)調(diào)整以保障產(chǎn)品的強(qiáng)度。另外，增材制造設(shè)備的數(shù)字孿生模型也會記錄打印數(shù)據(jù)，并且將工人的操作經(jīng)驗和裝配經(jīng)驗進(jìn)行挖掘并轉(zhuǎn)化為數(shù)據(jù)進(jìn)行存儲，為產(chǎn)品的設(shè)計優(yōu)化和工藝流程優(yōu)化提供參考依據(jù)。

3.3 基于強(qiáng)度數(shù)字孿生的產(chǎn)品服務(wù)

在產(chǎn)品的運(yùn)行階段，產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型通過分析傳感器采集到的實時數(shù)據(jù)，可以得出產(chǎn)品的運(yùn)行狀態(tài)，也可以綜合產(chǎn)品的全生命周期數(shù)據(jù)進(jìn)行故障預(yù)測與健康管理。同時，根據(jù)監(jiān)測到的關(guān)鍵部位的強(qiáng)度指標(biāo)，來量化各部件之間退化的相關(guān)性對產(chǎn)品的壽命進(jìn)行預(yù)測，選擇合適的修復(fù)程度進(jìn)行維修，避免資源的浪費(fèi)。

物理實體產(chǎn)品交付給用戶時，需要同時提供給用戶該產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型?；趶?qiáng)度數(shù)字孿生的產(chǎn)品服務(wù)如圖4所示，用戶將廠家提供的產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型在互聯(lián)網(wǎng)虛擬空間中激活，創(chuàng)建與該產(chǎn)品編號對應(yīng)的虛體[21]。用戶可以通過虛體獲得該產(chǎn)品的相關(guān)信息及產(chǎn)品的實時狀態(tài)信息。產(chǎn)品在使用的過程中，傳感器會采集產(chǎn)品的強(qiáng)度相關(guān)信息實時傳遞給虛體，虛體會及時分析物理實體的狀況得出關(guān)鍵部位的強(qiáng)度指標(biāo)，進(jìn)行健康狀況評估和壽命預(yù)測：一方面，把分析結(jié)果反饋給用戶，對即將出現(xiàn)的故障進(jìn)行預(yù)判，幫助用戶及時對故障進(jìn)行定位和排除；另一方面，虛體將該編號產(chǎn)品的信息反饋至產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型，模型會匯總該型號產(chǎn)品所有實體的信息，經(jīng)分析后發(fā)送給廠家。產(chǎn)品的售后服務(wù)人員可以對該編號的產(chǎn)品及時提供必要的維修服務(wù)。設(shè)計人員也可以根據(jù)產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型提供的分析結(jié)果有針對性地對后代產(chǎn)品進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。

圖4 基于強(qiáng)度數(shù)字孿生的產(chǎn)品服務(wù)

4 強(qiáng)度數(shù)字孿生的發(fā)展趨勢

對強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)的研究和應(yīng)用還處于初級階段，它與增材制造、拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化之間的結(jié)合應(yīng)用仍然存在諸多挑戰(zhàn)，如強(qiáng)度數(shù)字孿生的建模技術(shù)、增材制造技術(shù)的應(yīng)用局限、數(shù)據(jù)信息安全性等問題。這些問題的解決需要與新的信息技術(shù)相融合，也需要在新的技術(shù)領(lǐng)域有所突破。

1)產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型是具有高保真度的虛擬模型，它不僅包括物理實體的幾何信息、物理信息，還需要實現(xiàn)對物理實體行為的模擬仿真，與物理實體之間形成實時的映射。傳統(tǒng)的建模方法還無法準(zhǔn)確地描述物理實體的各類指標(biāo)，也無法實現(xiàn)模型與物理實體之間數(shù)據(jù)的互聯(lián)互通和動態(tài)交互。因此，構(gòu)建一個貫穿產(chǎn)品設(shè)計、制造、服務(wù)全生命周期的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型將會是一個重要的研究方向。

2)在產(chǎn)品加工階段所用到的增材制造技術(shù)在打印材料和打印精度方面還存在一定的局限性。3D打印技術(shù)不能打印的材料還比較多，而且打印速度和打印精度還比較低。對增材技術(shù)的研究也是推動強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)實現(xiàn)應(yīng)用的一個重要方面。

3)產(chǎn)品的強(qiáng)度數(shù)字孿生模型含有產(chǎn)品全生命周期的所有信息，有些數(shù)據(jù)甚至是涉密的。因此，數(shù)字孿生平臺極易受到攻擊和被竊取數(shù)據(jù)。強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)的應(yīng)用也需要與大數(shù)據(jù)和物聯(lián)網(wǎng)相融合，安全保障問題會變得更復(fù)雜和嚴(yán)峻。因此，建立強(qiáng)度數(shù)字孿生領(lǐng)域的網(wǎng)絡(luò)安全體系也是至關(guān)重要的。

5 結(jié)束語

本文提出了一種強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)與增材制造和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)優(yōu)化技術(shù)相結(jié)合的方法。將強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)貫穿于產(chǎn)品的全生命周期過程中，形成產(chǎn)品強(qiáng)度可靠性保障的閉環(huán)，可大大延長產(chǎn)品的使用壽命。隨著信息技術(shù)的發(fā)展、增材制造技術(shù)的發(fā)展、數(shù)字孿生網(wǎng)絡(luò)安全體系的建立，強(qiáng)度數(shù)字孿生技術(shù)在未來產(chǎn)品制造過程中能夠發(fā)揮不可估量的價值。