使用Twin Builder创建静态降阶模型
Motivation
个人原因
自己最近接触了一个数字孪生的项目，需要学习的技术点还蛮多，刚刚走完了用Ansys Twin builder创建静态降阶模型的流程，希望能够接着写下来的过程记录自己这个过程的理解、思考以及经验。因为自己也是刚刚接触这个东西，如果有一些不清晰的地方欢迎私信我一起交流。
静态降阶模型是什么？能做些什么？Twin Builder创建静态降阶模型的原理是什么？
在构建静态降阶模型之前，还是很有必要清楚什么是静态降阶模型，以及它能够用来做些什么？这就到基于仿真的数字孪生的一个痛点问题——“算不快”。我们知道现在有的有限元软件计算稍微大型的结构件，网格划分地稍微细一点，计算时间的单位是分钟或小时，这对数字孪生来说是不可接受的。这就引出了降阶模型了，有限元模型计算慢的原因在于模型单元的阶数高，而如果在保证精度的前提下，用低阶的模型来代替高阶的有限元模型，那么响应的时间是不是就快很多呢？现在用降阶模型比有限元模型的响应速度能够快100~10000倍。
怎么做？现在的一个思路是通过高阶模型提前计算好很多组不同的工况的数据，然后通过机器学习的方式对这些工况的数据进行拟合得到一个函数。这个思路之所以能够实行的一个原因是因为，材料在弹性形变阶段基本符合线性，这就为用简单的机器学习就能进行拟合提供基础。
那静态降阶模型中的静态指的是什么呢？不难猜测，有静态就会有动态，事实上，在Twin builder中静态降阶模型和动态降阶模型的构造方法比较不一样的。之后再写一篇文章讲讲动态降阶模型。这里的静态可以简单理解为对应着静态结构分析，指的是载荷再比较时间尺度上一个比较长的范围保持恒定。静态降阶模型当网格划分地越密，其清晰度便越高。
预备基础
经过一些弯路之后，建议所采用的Ansys版本是2021R1; 因为无论是做动态降阶模型还是静态模型都需要用到一款插件，插件是官方发布的，每个版本都会更新，只能使用对应的版本。但现在网络上很难搜到其他版本的插件。建议使用的Twin builder是2022版本的，Twin Builder模块现在被Ansys放在 Ansys Electronic 里面。2023版本如果是破解版的话最后导出FMU的功能被限制了，2021等版本还没用过，所以不太清晰。相对应的Ansys Twin deployer 模块只有商业版本才会有，网络上目前也找不到相应的安装包。
使用Twin builder创建静态降阶模型
好了，现在就让我们来创建一个简单的静态降阶模型吧！
1、首先安装相应的Static ROM PreProcessing 插件，安装成功了之后如下图所示，如果你找不到的话可以私信找我要，目前应该是v6那个版本，v5的版本用不了了，读者记得分辨一下，就是注意Ansys语言最好换成英语，还有就是如果安装了因为之前在这上面出错了好久哈哈
2、 在Workbench中按照常规套路，随便创建一个简单的静力学模型，画网格，加边界条件，并进行受力分析。
我建的模型、施加的边界条件以及结果如下图。
3、使用插件进行静态降阶模型的前处理。这里面有几个需要注意的点。
如果你的插件安装好了的话，应该在这里有显示。
在Solution那里右键插入一个Static ROM Pre
然后会跳出来这这个界面用于设置保存路径，输入输出参数。
这里需要着重强调一下，输入的参数需要是这种参数化的参数，输出的参数也要点击前面的对勾
按照上图设置好输入输出的参数之后，右键点击一下生成即可。注意mesh snapshot需要打开。
运行之后可以去保存路径检查一下，应该有这些文件
- 回到Workbench设置一组试验，并进行仿真
选择拉丁超立方方法。
设置力的范围
点击更新之后软件就开始进行计算和求解。
求解完成之后在文件夹中会看到一下文件
到这里为止，在Ansys workbench中的操作就完成啦！
- 打开Twin Bulder,如图点击静态RoM
至此，在Twin BUilder Static ROM 中就完成了所有的操作，现在需要到Twin Builder 主界面上去看看。
6、导出至FMU单元
到这里为止，所有的步骤都进行完啦！恭喜你，创建了一个静态降阶模型。
总结
在本篇博客当中，详细地回答了什么是静态降阶模型、静态降阶模型有什么用，并详细地分享了静态降阶模型的构建过程。