以下案例来自于《数字孪生世界白皮书（2023版）》

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数字化模型的仿真技术是创建和运行数字孪生体、保证数字孪生体与对应物理实体实现有效闭环的核心技术。仿真是将包含了确定性规律和完整机理的模型转化成软件的方式来模拟物理世界的一种技术。只要模型正确，并拥有了完整的输入信息和环境数据，就可以基本正确地反映物理世界的特性和参数。仿真技术不仅建立物理对象的数字化模型，还要根据当前状态，通过物理学规律和机理来计算、分析和预测物理对象的未来状态。这种仿真不是对一个阶段或一种现象的仿真，应是全周期和全领域的动态仿真。

仿真兴起于工业领域，主要是指运用数值方法，通过计算机求解描述物理问题的数学方程，来模拟固体运动、结构变形、气体和液体的运动、热交换、动量传递、压力变化、 化学反应、电磁现象、能量转换等等现象，帮助工程师理解物理过程，预测物理量的变化规律。

1、仿真模型构建的通用技术路线

对于设备实时的数字孪生模型构建通用技术方法主要分为五个阶段：

数字孪生模型构建通用技术方法路线

第一阶段试验测试与载荷识别：从机械设备中选择核心零部件，对其最佳应变片贴片位置进行分析，并结合工程实际经验，确定零部件最优贴片位置。然后进行设备应变实测试验，并记录试验工况下，设备上所有应变片的应变数据。最后利用该应变数据，基于系统动力学中位移频响函数反推设备零部件所经历的载荷时间历程。

第二阶段训练数据生成：为了生成零部件应力/变形场ROM(Reduce Order Modeling)，首先在机械设备所有可能工况载荷构成的一组取值空间中，利用拉丁超立方方法进行载荷工况采样，获得多组载荷工况的加载方案，然后进行有限元仿真计算，并提取其计算结果文件。

第三阶段降阶模型生成：利用第一阶段测试的应变数据和计算得到的载荷时间历程，依据响应面拟合方法，构建载荷识别ROM。此外利用第二阶段生成的多组加载方案的有限元计算结果数据，基于SVD+响应面拟合的方法构建应力/变形场ROM。

第四阶段数字孪生体模型建立：把第三阶段中生成的载荷识别ROM和应力/变形场ROM进行连接，建立如下图所示系统仿真模型。该系统模型可以根据设备零件上所贴应变片的应变数据实时计算得到零件所承受的载荷时间历程、零件的应力/变形结果及云图等数据。在系统仿真模型的基础上，进行设备零部件数字孪生模型的封装，并编译导出生成的数字孪生模型。

零部件系统仿真模型示意图

第五阶段数字孪生体模型部署：对第四阶段的数字孪生模型进行进一步的处理，为其搭建与外界连接的输入输出端口，方便数字孪生体模型脱离仿真运行环境，部署到云端、微型计算机、离线设备等终端应用。该数字孪生体模型可以对设备实时采集的应变数据进行计算，实时得到其应力/变形的数据、云图等结果。

以上案例来自于《数字孪生世界白皮书（2023版）》

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