一种基于数字孪生的地聚物变形调控方法

本发明涉及数字孪生调控，特别是一种基于数字孪生的地聚物变形调控方法。

背景技术：

1、地聚物是由富含硅铝组分的原料经碱激发形成的无机胶凝材料，已逐步应用于预制构件和低碳建筑材料；地聚物在固化及养护过程中受到化学收缩、温湿变化和约束作用影响，材料配比及养护条件还会改变反应进程和变形规律。数字孪生技术可通过物理构件与数字空间的动态映射，结合实时监测状态持续更新材料状态并预测后续变形，为地聚物变形预测调控提供技术基础。

2、现有地聚物变形调控通常依据龄期、温湿状态和局部测点判断构件状态，难以反映不同区域因反应进程差异形成的非同步变形，也难以提前识别风险位置和扩展方向；同时，地聚物在控制指令计算至实际生效期间仍持续反应，使当前反应相位下有效的调控方案在实际生效时可能失效，且真实变形中混有材料自然反应产生的变化，容易造成调控效果误判。

技术实现思路

1、鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。

2、因此，本发明提供了一种基于数字孪生的地聚物变形调控方法解决地聚物变形风险难以提前识别且跨反应相位调控容易失效的问题。

3、为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：

4、本发明提供了一种基于数字孪生的地聚物变形调控方法，其包括，采集待调控地聚物构件基础数据，建立数字孪生空间并关联反应状态与变形状态，生成地聚物反应变形孪生基准；使用地聚物反应变形孪生基准识别材料反应相位，得到地聚物反应相位状态数据，再重构全场变形并推演变形风险，形成地聚物变形风险图谱；依据地聚物变形风险图谱锁定风险前沿，在相同数字孪生状态下推演保持当前养护状态、当前反应相位候选调控和预计生效反应相位候选调控的三轨反事实孪生分支，再结合风险前沿迁移差异形成地聚物跨相位调控轨迹；利用地聚物相位判别模型分析地聚物跨相位调控轨迹，核验候选调控跨越反应相位后的风险抑制作用，剔除失效和扩大变形风险的候选调控，生成地聚物稳健调控序列，并结合实际执行时延生成地聚物时延补偿调控指令；根据地聚物时延补偿调控指令实施养护调控并依据真实变形反馈修正数字孪生状态，得到地聚物变形闭环调控记录。

5、作为本发明所述基于数字孪生的地聚物变形调控方法的一种优选方案，其中，所述待调控地聚物构件基础数据包括构件几何参数、地聚物配比参数、初始温湿状态、初始力学状态、养护边界状态和允许变形边界。

6、作为本发明所述基于数字孪生的地聚物变形调控方法的一种优选方案，其中，所述生成地聚物反应变形孪生基准，具体步骤如下：

7、根据待调控地聚物构件基础数据划分实体计算区域并进行空间离散，建立数字孪生空间，在数字孪生空间写入初始温湿状态和初始力学状态并建立温湿传递边界和力学约束关系，得到地聚物初始空间状态；

8、依据地聚物初始空间状态和地聚物配比参数计算反应进度，根据反应进度确定化学收缩和温湿变形并结合力学约束关系得到变形状态，再关联反应状态和变形状态并绑定允许变形边界，生成地聚物反应变形孪生基准。

9、作为本发明所述基于数字孪生的地聚物变形调控方法的一种优选方案，其中，所述得到地聚物反应相位状态数据，具体步骤如下：

10、将实时温湿状态和应变状态写入地聚物反应变形孪生基准，固定反应进度计算基准变形值，根据实测变形值与基准变形值的差异提取反应敏感变形，并结合反应进度变化进行相空间重构，形成地聚物反应变形相轨迹；

11、对地聚物反应变形相轨迹进行连续分段并识别反应推进状态与变形响应关系的结构变化位置，结合相邻区域状态校正异常转折，再依据反应进度确定材料反应相位并进行单向锁定，得到地聚物反应相位状态数据。

12、作为本发明所述基于数字孪生的地聚物变形调控方法的一种优选方案，其中，所述形成地聚物变形风险图谱，具体步骤如下：

13、基于地聚物反应相位状态数据建立相位空间约束关系，结合实测应变进行全场变形反演，再按照材料反应相位推演各实体计算区域的变形演化，形成地聚物预测变形轨迹；

14、利用地聚物预测变形轨迹确定首次风险时间并形成地聚物风险到达时间场，再识别最早风险位置和扩展方向，生成地聚物变形风险图谱。

15、作为本发明所述基于数字孪生的地聚物变形调控方法的一种优选方案，其中，所述依据地聚物变形风险图谱锁定风险前沿，在相同数字孪生状态下推演保持当前养护状态、当前反应相位候选调控和预计生效反应相位候选调控的三轨反事实孪生分支，再结合风险前沿迁移差异形成地聚物跨相位调控轨迹，具体步骤如下：

16、依据地聚物变形风险图谱锁定风险前沿，提取锁定时刻的数字孪生状态并固定反应相位和变形状态，形成地聚物风险前沿母状态；再基于地聚物风险前沿母状态生成候选调控，建立保持当前养护状态、当前反应相位候选调控和预计生效反应相位候选调控的同源推演路径，生成三轨反事实孪生分支；

17、基于三轨反事实孪生分支，按照统一预测时序推进材料反应相位和变形状态，并在反应相位转换位置同步各分支的预测状态，连续追踪各分支的风险前沿位置和扩展过程，形成三轨风险前沿序列；

18、依据三轨风险前沿序列，以保持当前养护状态下的风险前沿迁移过程作为对照，比较当前反应相位候选调控和预计生效反应相位候选调控下的风险前沿位置变化、风险到达先后和扩展方向，得到风险前沿迁移差异；

19、利用风险前沿迁移差异关联候选调控的反应相位转换位置和调控介入时刻，按照统一预测时序连接候选调控跨越反应相位前后的风险前沿变化状态，形成地聚物跨相位调控轨迹。

20、作为本发明所述基于数字孪生的地聚物变形调控方法的一种优选方案，其中，所述利用地聚物相位判别模型分析地聚物跨相位调控轨迹，核验候选调控跨越反应相位后的风险抑制作用，剔除失效和扩大变形风险的候选调控，生成地聚物稳健调控序列，具体步骤如下：

21、利用地聚物相位判别模型分析地聚物跨相位调控轨迹，根据反应相位转换位置和调控介入时刻对候选调控跨越反应相位前后的轨迹状态进行对齐，生成地聚物相位对齐调控轨迹；

22、基于地聚物相位对齐调控轨迹建立跨相位风险抑制约束，并结合反应相位转换偏差和养护执行偏差构造物理可行扰动场景，再对候选调控进行反事实证伪推演，形成地聚物候选调控证伪轨迹；

23、利用地聚物候选调控证伪轨迹核验各候选调控跨越反应相位后的风险变化，剔除出现风险抑制失效和风险前沿扩大的候选调控，再计算剩余候选调控的跨相位风险抑制保真值，得到地聚物候选调控保真序列；

24、依据地聚物候选调控保真序列，按照预计生效反应相位筛选候选调控并结合跨相位风险抑制保真值确定调控次序，再对相邻反应相位的候选调控进行接续推演，核验调控切换后的首次风险时间和风险前沿变化，替换产生新增变形风险的候选调控，生成地聚物稳健调控序列。

25、作为本发明所述基于数字孪生的地聚物变形调控方法的一种优选方案，其中，所述生成地聚物时延补偿调控指令，具体步骤如下：

26、依据地聚物稳健调控序列读取各调控段的实际执行时延，并结合风险前沿位置确定调控作用传播至风险前沿的到达时刻，得到地聚物调控到达时序；

27、基于地聚物调控到达时序，利用地聚物反应变形孪生基准推演调控作用到达时的反应进度和材料反应相位，形成地聚物调控到达状态，再依据地聚物调控到达状态校正各调控段的指令生成时刻并剔除超过目标反应相位的调控段，生成地聚物时延补偿调控指令。

28、作为本发明所述基于数字孪生的地聚物变形调控方法的一种优选方案，其中，所述得到地聚物变形闭环调控记录，具体步骤如下：

29、根据地聚物时延补偿调控指令实施养护调控并采集温湿状态和实测变形，关联实际执行时刻形成地聚物调控执行反馈，再重放实际养护调控和保持原养护状态下的变形演化并与实测变形关联，形成地聚物双镜像反馈轨迹；

30、依据地聚物双镜像反馈轨迹比较实测变形与实际养护调控镜像变形和保持原养护状态镜像变形的接近关系，确定真实变形变化的调控作用归属，并结合材料反应相位和风险前沿位置修正数字孪生状态，推演更新后的变形风险，按照控制时序记录养护调控和数字孪生修正过程，得到地聚物变形闭环调控记录。

31、作为本发明所述基于数字孪生的地聚物变形调控方法的一种优选方案，其中，所述地聚物相位判别模型包括：

32、相位事件编码层，接收地聚物跨相位调控轨迹，按照反应相位转换位置提取候选调控介入前后的风险前沿状态，将反应相位转换位置、调控介入时刻和风险前沿迁移状态转换为连续相位事件编码；

33、跨相位状态映射层，根据连续相位事件编码建立相邻反应相位之间的状态映射关系，将当前反应相位中的风险抑制状态映射至预计生效反应相位，得到候选调控跨越反应相位前后的同尺度状态表征；

34、证伪约束判别层，将同尺度状态表征与保持当前养护状态下的风险演化进行差异映射，并利用反应相位转换偏差和养护执行偏差限定可接受状态范围，识别造成首次风险时间提前和风险前沿扩大的失效状态；

35、跨相位保真解析层，根据失效状态在候选调控跨相位轨迹中的出现位置和持续范围，解析当前反应相位风险抑制作用向预计生效反应相位传递后的保持程度，得到各候选调控的跨相位风险抑制保真值；

36、调控接续判别层，依据跨相位风险抑制保真值建立相邻反应相位之间的候选调控接续关系，判断前一反应相位调控结束状态能否进入后一反应相位候选调控的有效起始状态，输出候选调控的稳健判别结果。

37、本发明有益效果为：通过构建三轨反事实孪生分支并比较风险前沿迁移差异，形成地聚物跨相位调控轨迹，实现了候选调控在不同反应相位下风险抑制作用的连续对照和跨相位追踪，达到了提高地聚物变形风险预测准确性和跨相位调控适应性的效果；通过地聚物相位判别模型对地聚物跨相位调控轨迹进行证伪分析并筛选候选调控，实现了对候选调控跨越反应相位后的持续有效性和抗扰动能力进行联合核验，能够剔除风险抑制失效和产生新增变形风险的候选调控，达到了提高地聚物调控方案稳健性和变形风险抑制可靠性的效果。