Stable sparse operator inference for nonlinear structural dynamics

doi:10.1016/j.camwa.2025.09.017

Stable sparse operator inference for nonlinear structural dynamics

2025-09-26

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DOI：10.1016/j.camwa.2025.09.017

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具有非线性刚度的结构动力学模型，例如在分析具有非线性材料行为或经历大变形的系统时出现。对于复杂系统，这些模型对于实时应用或多查询工作流而言规模过大。因此，需要进行模型降阶。然而，这些模型的数学算子通常不可用，因为（如工业实践中常见的那样），模型是使用商业仿真软件构建的。在本工作中，我们提出了一种基于算子推断的方法，旨在从仿真模型生成数据中推断出刚度项由任意次数多项式表示的结构动力学系统的降阶模型（ROMs）。为确保证物理意义的模型，我们对推断施加约束，以确保模型保证具有稳定性特性。通过对多项式项应用求和平方松弛，维持与推断相关的优化问题的凸性。为进一步减小ROM的尺寸并改善推断的数值条件，我们还提出了一种基于聚类的多项式项稀疏化方法。我们在多个数值算例上验证了所提出的方法，包括一个代表性的钢制活塞杆的3D有限元模型（FEM）。

Stable sparse operator inference for nonlinear structural dynamics

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