本公开提供了一种用于海上钻机井架安全评估的数字孪生系统及其构建方法，涉及海洋工程设备安全评估技术领域，方法包括：根据海上钻机井架的基础数据，建立有限元模型；根据传感器布置策略及实测模态数据，建立测试模型；将测试模型和有限元模型进行几何与模态相关性分析，使测试模型和有限元模型进行融合；基于实测模态数据，对融合后的有限元模型进行模态修正，得到初始数字孪生系统；基于实测应变数据和实测载荷数据，对初始数字孪生系统进行应变修正，得到中间数字孪生系统；对中间数字孪生系统进行决策优化，得到目标数字孪生系统。应用本公开的方法获得的用于海上钻机井架安全评估的目标数字孪生系统可以对井架进行精准的安全评估。