基于自学习HMC-Kriging的可靠度分析方法

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:fenggge886
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
实际工程中存在着许多不确定性,结构可靠度分析是工程中亟待解决的问题。重要性抽样(Importance Sampling,IS)是解决结构可靠度问题的重要手段之一,其中重要性抽样函数的确定是IS方法的核心问题,该函数直接决定了重要性抽样方法的效率和精度。而自适应重要性抽样方法,避免了求解最可能失效点(Most Probable Point,MPP)问题。基于马尔科夫链蒙特卡洛的重要性抽样方法(Markov Chain Monte Carlo Importance Sampling,MCMC-IS)是常用的自适应重要性抽样方法之一,该方法可以较好地适应多MPP点以及高非线性失效面问题,但需要高额的计算成本,对实际工程并不适用。采用代理模型可显著提高工程中可靠性分析的计算效率,其中,基于Kriging代理模型的自适应重要性抽样方法(Kriging-based Adaptive Importance Sampling method,KAIS法)利用马尔可夫链蒙特卡洛法对最优重要性抽样密度函数预抽样,然后引入Kriging代理模型,利用已抽取的样本点初始化Kriging代理模型,并结合U学习准则训练Kriging代理模型,用于代替功能函数求解失效概率。KAIS法为基于Kriging代理模型的马尔科夫链重要性抽样框架提供了理论基础,但由于MCMC抽样与Kriging代理模型的训练相互独立,在预抽样过程中引入了大量计算成本。因此,本文对KAIS方法进一步改进,引入了混合蒙特卡洛(Hybrid Monte Carlo,HMC)抽样,提出了基于HMC-Kriging可靠度分析方法。HMC法相比于传统MCMC抽样方法,如Metropolis-Hastings法,利用了随机样本的梯度信息,具有更高的样本接受率和收敛速度,避免了随机游走的问题。HMC-Kriging方法在利用HMC抽样抽取样本中心的同时更新Kriging代理模型并代替真实功能函数进行抽样,利用U学习函数寻找危险点更新Kriging代理模型,反复迭代,直到满足收敛条件,避免了预抽样过程造成计算资源浪费现象。此外,本方法对HMC抽样步长做出一定调整,使该方法可用于求解多失效域多MPP点问题。经算例测试,与现有的一些方法相比本文方法对低失效概率、高非线性、多MPP点问题具有明显优势。随后本文将时不变HMC-Kriging框架拓展到时变可靠度分析中,与基于随机过程转换法相结合,并推导了时变静态变量重要性抽样公式。算例表明,在平稳随机高斯过程中,HMC-Kriging时变可靠度分析方法效果良好。
其他文献
近年来为促进相关行业的产业升级以及鼓励以创新为核心的经济增长,我国提出了“供给侧改革”的政策。创业作为“供给侧改革”的重要渠道之一以及创新型经济增长的“发动机”
当今社会,技术竞争早已成为国家之间、地区之间竞争的一个重要领域。2018年4月16日,美国商务部网站发布公告,将在未来7年内禁止美国企业向中兴通讯出口任何技术和产品。“中
我国目前正处在经济发展转轨的阵痛期,而目前我国的税收收入中90%取自于企业,进一步加剧了经济下行时期企业的生存压力。开发自然人税收征收潜力,为企业减负是我国日益迫切的
本文通过对天然蜂粮进行研究分析,从天然玉米蜂粮中分离出微生物,并确定人工蜂粮发酵的菌种为从天然蜂粮中分离出的优势乳酸菌,对小型中试(30L)发酵罐进行人工蜂粮的发酵参数
不锈钢酸洗污泥中含有大量的金属元素,如镍、铬等。目前国内的不锈钢厂处理这些污泥的主要方式为填埋,不仅浪费了大量宝贵的金属资源,同时在污泥的堆放过程中,其中的重金属元
心理所有权是指个体产生的认为目标物为自己所拥有的心理状态。根据现有研究,心理所有权可以分为个体层面的心理所有权(个体心理所有权),和集体层面的心理所有权(集体心理所
CoCrFeNi体系高熵合金具有优良的塑性,但强度较低,这成为限制该体系高熵合金应用的因素之一。W元素具有大原子半径,和其余四种元素的混合焓较低,另外和Fe、Co等元素在高温可
金属钨具有高熔点、高导热系数、低溅射率、低氢固溶度、低氘滞留率等特点,被认为是聚变堆中面向等离子体材料最佳候选者之一。尽管目前从理论上、实验上和计算模拟上都对钨
平面开关磁阻电机在集成电路制造、精密加工以及生物医学工程等领域极具应用前景,它的可靠运行和位置控制都需要实时地获得动子位置,其动子位置通常是通过光栅尺、磁栅尺等位
近年来涂膜保鲜技术因其绿色安全、高效方便等优点成为果蔬保鲜的研究热点之一。本论文采用氧化淀粉为膜基材,纳米银作为无机抗菌剂,茶多酚为天然保鲜剂,制备出复合抗菌保鲜