孪生软件PeraDT面向物理测试模型和测试过程。针对物理试验的现状，采用基于数据总线的模型数据交互、数字模型的智能预测和性能评估、基于数据驱动的虚拟模型可视化等技术，构建与物理模型高度逼真的虚拟数字模型，建立虚拟试验系统。在某种程度上，物理测试被虚拟测试所取代。通过虚拟可视化的设计和验证，提高了产品研发效率，缩短了研发周期，提升了产品性能。
一.功能特点
1.虚拟数字化模型构建
针对物理模型，通过三维设计和仿真分析工具，结合模型降阶技术，实现了高保真虚拟数字模型的构建，包括创成式三维建模、高保真仿真建模和降阶建模。
创成式三维建模的核心技术是基于三维设计软件提供的API修改三维模型的属性和参数，从而修改模型尺寸。
图1创成式三维几何建模示意图
高保真三维仿真虚拟样机是物理样机在虚拟空间的真实仿真，要求物理现实有足够高的逼真度，以还原物理模型在各种载荷条件下的响应。
降阶代理模型和实验设计参数之间的接口实现了实验设计参数和代理模型参数之间参数数据和类型的传递。通过在实验设计工具中采样过程数据，可以建立设计参数和响应参数之间的降阶代理模型。
图2降阶建模过程
2.模型数据互动
通过基于总线的组件构建，可以快速进行各种数字模型之间的数据传输和通信，实现多学科数据交互和软件与软件之间的串行连接。通过可配置的数据接口，可以实现虚拟空间中多个物理场和数字样机之间的自动数据传输。
图3模型数据交互过程
3.模型智能预测和性能评估
通过自动提取的测试数据与仿真结果的分析比较，验证所建立的数学模型是否满足要求。如果数学模型的计算结果与试验结果有较大偏差，将对数学模型进行相应的修正。结合智能优化算法，可以自动完成基于实验数据的数学模型修正过程，实现虚拟样机的模型优化设计。通过多维模拟对数字模型进行综合评估，并用于预测物理模型的性能。
图4模型优化流程
4.虚拟可视化
通过仿真可以实现数字样机的全三维可视化，可以查看和统计各种物理量和现象。
由于建立的虚拟数字模型与真实物理空间中的物理样本存在差异，往往需要耦合插值算法来实现虚拟样机与真实物理空间的数据映射。
图5异构模型数据映射过程
针对虚拟试验模型和数据，基于视景仿真技术，实现了仿真/实验数据驱动的虚拟视景演示，包括几何模型、仿真模型、实验数据、仿真数据等。支持测试过程的动态回放。
图6虚拟可视化场景
二。项目案例——虚拟地震测试系统
基于物理的地震实验需要高成本的人力和测试设备，持续时间长，系统模型复杂，包括控制、水力学、力学、动力学分析、流体力学分析等学科。各学科的物理模型分析起来也相当困难，机械系统模型涉及不完全弹性碰撞力学模型和带水膜的接触摩擦模型。这些模型很难构建。
虚拟地震试验系统由虚拟机械子系统和电液子系统组成。作为面向业务的基础环境，两个子系统具备多学科集成仿真设计能力，搭建测试平台和实验体的测试验证环境，支持一维、三维闭环计算、基于仿真模型和实验数据的模型修正、仿真过程可视化显示等功能。并与外部系统集成数据接口，实现高性能计算作业提交，支持调用数字实验数据库的数据和知识，实现设计和仿真应用过程中的知识推送和伴随。通过对实验过程的虚拟仿真分析，可以找出实验的薄弱环节，减少物理实验的次数，大大增加实验成功的概率。
图7虚拟地震测试系统