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Computing parameter-dependent invariant manifolds for data-free nonlinear model reduction

delete2026-08-06
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OA
AI
S
Shobhit Jain *
李
李明武 (Mingwu Li)
DOI:10.1007/s11071-026-12814-zdelete
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摘要

摘要

En 中文
不变流形为高维非线性系统中复杂动力学行为的严格模型降维和分析提供了坚实的基础。其存在性和光滑参数依赖性在理论上已得到充分证实;然而,参数依赖不变流形的实际计算仍然具有挑战性,尤其是在系统具有非平凡平衡点、高状态维度或难以获取控制方程的情况下。本文中,我们开发了不变流形及其依赖于系统参数的降阶动力学的高效计算表达式,无需坐标平移或引入参数作为辅助变量。该方法能够直接从控制方程出发,对参数依赖的平衡点、不变流形和降阶模型进行形式泰勒和泰勒-傅里叶展开。我们展示了如何将该方法以非侵入式方式应用于具有仿射参数依赖性和最多三次非线性的系统。我们在一系列高保真数值模型上验证了该方法的有效性,结果表明,所得到的参数依赖降阶模型能够在远低于全系统计算成本的情况下,实现对局部分岔(包括屈曲、颤振、倍周期分岔以及内部和参数共振)的分析。该框架为严格的不变流形理论与大规模工程应用之间架起了一座实用桥梁,特别适用于设计与优化。
Keyword:
Invariant Manifolds
Spectral Submanifolds
Nonlinear Model Reduction
Reduced-order modelling
Finite element
Parametric Computations

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Nonlinear Dynamics
IF:
6
论文数:
1.4W
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4.1W

机构

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department of mechanics and aerospace engineering
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