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Inverse Scheme to Locally Determine Nonlinear Magnetic Material Properties: Numerical Case Study

Kaltenbacher, Manfred ; Gschwentner, Andreas ; Kaltenbacher, Barbara ; Ulbrich, Stefan ; Reinbacher-Köstinger, Alice (2024)
Inverse Scheme to Locally Determine Nonlinear Magnetic Material Properties: Numerical Case Study.
In: Mathematics, 2024, 12 (10)
doi: 10.26083/tuprints-00027494
Artikel, Zweitveröffentlichung, Verlagsversion

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Kurzbeschreibung (Abstract)

We are interested in the determination of the local nonlinear magnetic material behaviour in electrical steel sheets due to cutting and punching effects. For this purpose, the inverse problem has to be solved, where the objective function, which penalises the difference between the measured and the simulated magnetic flux density, has to be minimised under a constraint defined according to the corresponding partial differential equation model. We use the adjoint method to efficiently obtain the gradients of the objective function with respect to the material parameters. The optimisation algorithm is low-memory Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno (BFGS), the forward and adjoint formulations are solved using the finite element (FE) method and the ill-posedness is handled via Tikhonov regularisation, in combination with the discrepancy principle. Realistic numerical case studies show promising results.

Typ des Eintrags: Artikel
Erschienen: 2024
Autor(en): Kaltenbacher, Manfred ; Gschwentner, Andreas ; Kaltenbacher, Barbara ; Ulbrich, Stefan ; Reinbacher-Köstinger, Alice
Art des Eintrags: Zweitveröffentlichung
Titel: Inverse Scheme to Locally Determine Nonlinear Magnetic Material Properties: Numerical Case Study
Sprache: Englisch
Publikationsjahr: 18 September 2024
Ort: Darmstadt
Publikationsdatum der Erstveröffentlichung: Mai 2024
Ort der Erstveröffentlichung: Basel
Verlag: MDPI
Titel der Zeitschrift, Zeitung oder Schriftenreihe: Mathematics
Jahrgang/Volume einer Zeitschrift: 12
(Heft-)Nummer: 10
Kollation: 13 Seiten
DOI: 10.26083/tuprints-00027494
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/27494
Zugehörige Links:
Herkunft: Zweitveröffentlichung DeepGreen
Kurzbeschreibung (Abstract):

We are interested in the determination of the local nonlinear magnetic material behaviour in electrical steel sheets due to cutting and punching effects. For this purpose, the inverse problem has to be solved, where the objective function, which penalises the difference between the measured and the simulated magnetic flux density, has to be minimised under a constraint defined according to the corresponding partial differential equation model. We use the adjoint method to efficiently obtain the gradients of the objective function with respect to the material parameters. The optimisation algorithm is low-memory Broyden–Fletcher–Goldfarb–Shanno (BFGS), the forward and adjoint formulations are solved using the finite element (FE) method and the ill-posedness is handled via Tikhonov regularisation, in combination with the discrepancy principle. Realistic numerical case studies show promising results.

Freie Schlagworte: inverse problems, adjoint method, determination of locally nonlinear magnetic material behaviour
ID-Nummer: Artikel-ID: 1586
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-274946
Zusätzliche Informationen:

This article belongs to the Special Issue Numerical Optimization for Electromagnetic Problems

MSC: 49M41

Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 500 Naturwissenschaften und Mathematik > 510 Mathematik
600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 04 Fachbereich Mathematik
04 Fachbereich Mathematik > Optimierung
04 Fachbereich Mathematik > Optimierung > Nonlinear Optimization
Hinterlegungsdatum: 18 Sep 2024 11:50
Letzte Änderung: 19 Sep 2024 07:50
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