Un nuevo método de interpolación empírica para el monitoreo de salud estructural basado en ondas de Digital Twin con implementación en MATLAB
Autores: Sreekumar, Abhilash; Zhong, Linjun; Chronopoulos, Dimitrios
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un nuevo método de interpolación empírica para el monitoreo de salud estructural basado en ondas de Digital Twin con implementación en MATLAB
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Ondas guiadas
Monitoreo de salud estructural
Modelos de orden reducido
No intrusivo
Método de interpolación empírica
Modelo de sustitución de procesos Gaussianos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 20
Citaciones: Sin citaciones
El monitoreo de salud estructural de ondas guiadas ofrece una sensibilidad excepcional a defectos localizados pero depende de simulaciones de alta fidelidad que son prohibitivamente costosas para su uso en tiempo real. Los modelos de orden reducido pueden aliviar este costo pero dependen de la parametrización afín de los operadores del sistema. Esta suposición se rompe para un comportamiento de daño complejo y no afín. Para superar estas limitaciones, presentamos un método novedoso de interpolación empírica espacio-temporal no intrusivo que se aplica directamente al campo de ondas completo. Al seleccionar de manera codiciosa puntos espaciales, temporales y paramétricos clave, nuestro enfoque construye un modelo reducido similar a afín sin modificar los operadores subyacentes. Luego entrenamos un sustituto de proceso gaussiano para mapear los parámetros de daño directamente a los coeficientes de interpolación, lo que permite predicciones de gemelos digitales verdaderamente en tiempo real. La validación en ambos puntos de referencia analíticos y de elementos finitos confirma la precisión y aceleraciones del método. Todos los scripts de MATLAB 2024b para EIM, DEIM, Kriging y propagación de ondas están disponibles en el repositorio de GitHub (versión 3.4.20) referenciado en la declaración de Disponibilidad de Datos, asegurando una reproducibilidad completa.
Descripción
El monitoreo de salud estructural de ondas guiadas ofrece una sensibilidad excepcional a defectos localizados pero depende de simulaciones de alta fidelidad que son prohibitivamente costosas para su uso en tiempo real. Los modelos de orden reducido pueden aliviar este costo pero dependen de la parametrización afín de los operadores del sistema. Esta suposición se rompe para un comportamiento de daño complejo y no afín. Para superar estas limitaciones, presentamos un método novedoso de interpolación empírica espacio-temporal no intrusivo que se aplica directamente al campo de ondas completo. Al seleccionar de manera codiciosa puntos espaciales, temporales y paramétricos clave, nuestro enfoque construye un modelo reducido similar a afín sin modificar los operadores subyacentes. Luego entrenamos un sustituto de proceso gaussiano para mapear los parámetros de daño directamente a los coeficientes de interpolación, lo que permite predicciones de gemelos digitales verdaderamente en tiempo real. La validación en ambos puntos de referencia analíticos y de elementos finitos confirma la precisión y aceleraciones del método. Todos los scripts de MATLAB 2024b para EIM, DEIM, Kriging y propagación de ondas están disponibles en el repositorio de GitHub (versión 3.4.20) referenciado en la declaración de Disponibilidad de Datos, asegurando una reproducibilidad completa.