面向几何非线性旋转结构的非侵入式谱子模型降维（含科罗伊斯与离心力）
动力系统
2026-05-11 v1
摘要
旋转结构广泛存在于工程应用中，如涡轮机械和风力发电机。由于材料轻质，尤其是由轻质材料制成的叶片，在运行中可能发生大变形，并在几何非线性、科罗伊斯效应和离心力的耦合作用下表现出复杂的非线性动力学。有限元(FE)方法为捕捉真实旋转结构的复杂非线性动力学提供了强大且准确的建模方法，但其高维度导致在高效预测非线性振动时面临重大挑战。本文提出了用于这些FE模型的非侵入式谱子模型(SSM)降序。我们使用COMSOL建立FE模型并模拟这些模型以验证基于SSM的降序的准确性。我们首先计算由离心力引起的非平凡静力平衡，然后在该平衡点基础上非侵入式构建SSM-based降序模型(ROM)。这些基于SSM的ROM能够高效且准确地提取支架和受力响应曲线。我们使用复杂度逐步增加的示例演示SSM降序的有效性，包括旋转梁、扭曲盘、两个盘的旋转子系统以及三叶片的内部共振风扇。结果还表明，科罗伊斯力对旋转结构非线性振动具有显著影响。
引用
@article{arxiv.2605.07428,
title = {Non-intrusive spectral submanifold model reduction for geometrically nonlinear rotating structures with Coriolis and centrifugal forces},
author = {Hejun Gao and Yiliang Wang and Yan Qing Wang and Jie Yuan and Mingwu Li},
journal= {arXiv preprint arXiv:2605.07428},
year = {2026}
}