Системы мониторинга напряженно- деформированного состояния конструкций в составе цифрового двойника зданий и транспортных сооружений с применением дополненной и виртуальной реальности

Abstract

В статье рассмотрены вопросы организации мониторинга напряженно-деформированного состояния (НДС) конструкций зданий и транспортных сооружений в составе цифрового двойника с применением технологий виртуальной и дополненной реальности. Актуальность исследования обусловлена необходимостью повышения надежности и эксплуатационной безопасности строительных объектов, значительная часть которых эксплуа-тируется в условиях превышения нормативных сроков службы, роста транспортных нагрузок и воздействия неблагоприятных природно-климатических факторов. Предложен подход к построению цифрового двойника, основанный на интеграции BIM-модели, расчетных моделей, реализованных методом конечных элементов, и экспериментальных данных автоматизированного мониторинга НДС. Обоснован выбор схемы мониторинга на основе результатов численного моделирования, позволяющего идентифицировать наиболее напряженные и ответственные зоны конструкций. Показано, что включение данных мониторинга в состав цифрового двойника обеспечивает актуализацию расчетных моделей с учетом фактических условий эксплуатации и накопленных повреждений. В качестве функционального слоя цифрового двойника реализована VR/AR-среда, обеспечивающая иммерсивную визуализацию геометрии сооружения, результатов мониторинга и расчетных данных. Использование виртуальной и дополненной реальности повышает наглядность анализа распределения напряжений и деформаций, снижает влияние человеческого фактора и способствует повышению эффективности принятия инженер-ных решений при обследовании и эксплуатации зданий и транспортных сооружений. Результаты выполненных исследований и апробация на реальных объектах подтверждают перспектив-ность применения цифровых двойников с интегрированным мониторингом НДС и VR/AR-технологиями для управления техническим состоянием и эксплуатационной надежностью строительных сооружений.