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  5. On the use of modal derivatives for nonlinear model order reduction
 
  • Details
2016
Zweitveröffentlichung
Artikel
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On the use of modal derivatives for nonlinear model order reduction

File(s)
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Hauptpublikation
2016a_WWS_MDNLMOR_post.pdf
Urheberrechtlich geschützt
Format: Adobe PDF
Size: 1.69 MB
TUDa URI
tuda/7638
URN
urn:nbn:de:tuda-tuprints-198209
DOI
10.26083/tuprints-00019820
Autor:innen
Weeger, Oliver ORCID 0000-0002-1771-8129
Wever, Utz
Simeon, Bernd
Kurzbeschreibung (Abstract)

Modal derivative is an approach to compute a reduced basis for model order reduction of large-scale nonlinear systems that typically stem from the discretization of partial differential equations. In this way, a complex nonlinear simulation model can be integrated into an optimization problem or the design of a controller, based on the resulting small-scale state-space model. We investigate the approximation properties of modal derivatives analytically and thus lay a theoretical foundation of their use in model order reduction, which has been missing so far. Concentrating on the application field of structural mechanics and structural dynamics, we show that the concept of modal derivatives can also be applied as nonlinear extension of the Craig–Bampton family of methods for substructuring. We furthermore generalize the approach from a pure projection scheme to a novel reduced-order modeling method that replaces all nonlinear terms by quadratic expressions in the reduced state variables. This complexity reduction leads to a frequency-preserving nonlinear quadratic state-space model. Numerical examples with carefully chosen nonlinear model problems and three-dimensional nonlinear elasticity confirm the analytical properties of the modal derivative reduction and show the potential of the proposed novel complexity reduction methods, along with the current limitations.

Sprache
Englisch
Fachbereich/-gebiet
16 Fachbereich Maschinenbau > Fachgebiet Cyber-Physische Simulation (CPS)
DDC
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 600 Technik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Institution
Universitäts- und Landesbibliothek Darmstadt
Ort
Darmstadt
Titel der Zeitschrift / Schriftenreihe
International Journal for Numerical Methods in Engineering
Jahrgang der Zeitschrift
108
Heftnummer der Zeitschrift
13
ISSN
1097-0207
Verlag
Wiley
Publikationsjahr der Erstveröffentlichung
2016
Verlags-DOI
10.1002/nme.5267
PPN
510603114
Zusätzliche Links (Verlag)
https://onlinelibrary.wiley.com/

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