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Método de actualización de elementos finitos basado en frecuencia para un gemelo digital basado en física

Autores: Jeon, Youngjae; Choi, Geomji; Ahn, Kwanghyun; Lee, Kang-Heon; Chang, Seongmin

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Método de actualización de elementos finitos basado en frecuencia para un gemelo digital basado en física


Categoría

Matemáticas

Subcategoría

Matemáticas generales

Palabras clave

Estudio
Método de actualización de elementos finitos
Gemelo digital basado en la física
Modelo matemático basado en mecánica
Análisis de vibraciones dinámicas transitorias basado en mecánica
Análisis basado en frecuencias

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 32

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Este estudio propone un método de actualización de elementos finitos basado en frecuencias para un gemelo digital (DT) basado en la física. Un enfoque para construir un DT basado en la física es desarrollar un modelo matemático basado en la mecánica que simule con precisión el comportamiento de una estructura real. El método propuesto utiliza la actualización de elementos finitos, ajustando los parámetros del modelo para mejorar la precisión del modelo. A diferencia del simple análisis modal, que se centra en las características de vibración, este método reconoce que un análisis preciso de vibraciones transitorias dinámicas requiere considerar el efecto de amortiguamiento, así como la masa y la rigidez, durante el proceso de actualización. Además, se emplea un análisis basado en frecuencias en lugar del costoso análisis basado en el tiempo para una modelización dinámica más eficiente. Al transformar los datos en el dominio de frecuencia, el método representa eficientemente el comportamiento dinámico dentro de rangos de frecuencia relevantes. Mejoramos aún más la eficiencia computacional utilizando la técnica de reducción de modelos. Para validar la precisión y eficiencia del método, comparamos los resultados del análisis y el tiempo de cálculo utilizando un ejemplo numérico del mecanismo de accionamiento de la barra de control. El método propuesto muestra un tiempo de cálculo significativamente reducido, en un factor de 8.9 en comparación con los métodos convencionales basados en el tiempo, mientras se mantiene una alta precisión. Por lo tanto, el método propuesto puede apoyar eficazmente el desarrollo de DTs basados en la física.

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