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基于数字孪生的船舶调距桨液压设备视情维修决策
| 论文题名： | 基于数字孪生的船舶调距桨液压设备视情维修决策 |
| 关键词： | 智能船舶;调距桨液压设备;视情维修决策;数字孪生 |
| 摘要： | 随着智能船舶的发展，船舶设备的集成化、复杂化、智能化水平快速提升，传统的船舶设备维修方式已无法满足智能船舶设备的可靠性需求，需要结合船舶设备的实时状态数据对船舶设备进行可靠性分析及视情维修决策。船舶运行过程中，故障数据少，基于船舶少量的历史故障数据构建的视情维修模型及制定的相应策略可信度不高。而数字孪生技术能够在数字空间生成与实体设备完全对应的数字孪生体，在仿真空间中建立数字孪生体模型，演化模拟实船设备的运行过程，将仿真空间生成的数据作为建立视情维修决策模型的依据，可提高决策模型的可信度。调距桨液压系统是船舶桨叶螺距调节的动力源，其可靠性对保证船舶运行安全十分重要。鉴于此，本文以船舶调距桨液压系统为研究对象，将数字孪生概念与船舶调距桨液压设备可靠性分析相结合，研究在数字孪生概念下的船舶调距桨液压设备剩余寿命预测及视情维修决策。论文主要工作如下： （1）分析船舶调距桨液压系统的组成和工作原理，研究液压系统主要设备的故障模式和故障机理，建立液压系统可靠性模型。预计液压系统设备的故障率，计算设备发生故障的危害度，完成船舶液压系统FMECA分析表。选定船舶液压系统中可靠度最低的液压设备为本文具体研究对象。 （2）基于数字孪生体的故障演化模型和船舶数字孪生健康管理模型，构建船舶调距桨液压系统液压缸劣化过程的数字孪生体模型。将液压缸数字孪生体运维过程分为数据层、模型层和应用层。获取液压缸基本参数，以活塞杆面的磨粒磨损为故障机理构建数学模型，通过仿真分析液压缸活塞杆不同磨损程度下的杆面的应力和疲劳寿命。 （3）选用威布尔寿命分布模型，将可靠性分析模型与数字孪生体仿真模型结合，对数字空间孪生体仿真所得的应力和疲劳寿命进行修正，建立基于威布尔分布的应力-寿命曲线模型，获取液压缸活塞杆的可靠度等可靠性度量指标随时间周期的变化趋势。 （4）分析视情维修基本概念，研究基于数字孪生的视情维修决策基本过程。基于威布尔比例风险模型，选定液压设备的最大可用度为维修优化目标，计算设备可用度最大条件下的故障率阈值，获取维修阈值曲线。实现基于数字孪生的船舶调距桨液压系统设备视情维修决策。 |
| 作者： | 沈轩 |
| 专业： | 轮机工程 |
| 导师： | 姚玉南 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 武汉理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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