本文主要研究内容
作者李彬（2019）在《基于多目标优化理论的高效可靠性分析方法研究》一文中研究指出：在工程实际中,一次二阶矩方法(FOSM)是一种常用的可靠性分析方法。在对非线性程度较低的功能函数进行可靠性分析时,一次二阶矩方法的传统梯度类迭代算法具有较高的计算精度和效率。然而,在功能函数的非线性程度较高时,传统梯度类迭代算法很容易发生混沌振荡、周期振荡或陷入局部最优解等问题。此外,随着功能函数的非线性程度增加,一次二阶矩方法求得的失效概率与真实失效概率间的误差会不断增大。为了高效、高精度地进行可靠性分析,目前发展形成了各种可靠性分析方法,但很多都需要一次二阶矩方法提供最可能失效点(MPP)。因此,如何提高MPP的计算精度和效率具有重要意义。本文从多目标优化的角度研究了影响一次二阶矩方法收敛性的根本原因及相应的改进方法,并将可靠性分析从一次二阶矩方法的可靠度指标计算拓展至高精度失效概率计算。主要研究内容包括:1.介绍一次二阶矩方法的传统梯度类迭代算法,将这些算法统一定义为梯度类直接求解法(GDM),并在GDM的求解框架下提高计算性能。首先,介绍了传统梯度类迭代算法的两种振荡控制方法——步长式控制方法和方向式控制方法。然后,通过公式推导得出这两种控制方法具有统一的关系,并定义为梯度类直接求解法。最后,结合两种控制方法的特点,提出了基于Armijo准则的混合控制算法,进一步提高了梯度类直接求解法的计算性能。2.梯度类直接求解法在处理高非线性问题时会发生振荡、局部最优等失效情况,本文从多目标优化角度阐述了影响梯度类直接求解法收敛性的根本原因。首先,基于多目标优化理论建立了一次二阶矩方法的多目标优化列式,指出梯度类直接求解法本质上是一种基于ε约束法的交互式多目标优化方法。然后,通过分析并验证可得,影响梯度类直接求解法收敛性的两个根本原因是目标可靠度指标的被动决策和精度不足的单步搜索,二者分别导致了在目标函数空间刀轴上发生目标可靠度指标迭代振荡,以及连续出现多个迭代点未在Pareto前沿上。3.针对梯度类直接求解法中单步搜索方式精度不足的问题,提出了基于逆可靠度分析的高效高精度搜索方法,用于改善给定目标可靠度指标下的搜索精度和效率。首先,说明了逆可靠度分析与可靠度分析的内在联系,并对传统逆可靠度分析算法进行了简要介绍。然后,提出了无附加计算量的循环更新策略以得到每个迭代步合适的混沌控制因子,从而建立了改进自适应混沌控制算法(IACC),并将该算法下的逆可靠度分析作为高效、准确的MPP搜索方法。最后,将本文IACC算法下的逆可靠度分析方法与传统的逆可靠度分析算法比较,通过算例验证了本文所提算法在搜索MPP时具有计算效率高、结果准确、可有效避免陷入局部最优等优点。4.针对梯度类直接求解法中目标可靠度指标被动决策的问题,提出了基于割线法的目标可靠度指标主动决策方法,并在改进的搜索方法和决策方法下进一步建立了自适应PMA-IACC算法(APMA-IACC),对MPP进行高效稳健求解。首先,根据一次二阶矩方法的多目标优化列式,提出了基于割线法的目标可靠度指标主动决策方法,确保目标可靠度指标可在决策者主动控制下迭代收敛至MPP处。然后,根据改进的搜索方法和决策方法,提出了梯度类直接求解法的两种改进算法——PMA-IACC算法和自适应PMA-IACC算法。最后,通过算例分析对上述改进算法进行了性能验证,指出自适应PMA-IACC算法的效率和精度最高。5.针对失效概率计算方法在效率与精度上的平衡问题,提出了基于APMA-IACC的AK-IS方法(结合主动学习Kriging模型与重要性抽样的可靠性分析方法),能够高效准确地计算失效概率。首先,建立了两种引入策略——完整APMA-IACC引入策略和部分APMA-IACC引入策略。然后,将所提的引入策略与AK-IS方法结合,建立了基于APMA-IACC算法的高效高精度失效概率计算方法。最后,将此方法与MCS、FOSM、传统的重要性抽样方法IS以及基于梯度类直接求解法的AK-IS进行比较,通过数值算例和工程算例验证了AK-IS方法在APMA-IACC算法下性能得到了进一步改善。
Abstract
zai gong cheng shi ji zhong ,yi ci er jie ju fang fa (FOSM)shi yi chong chang yong de ke kao xing fen xi fang fa 。zai dui fei xian xing cheng du jiao di de gong neng han shu jin hang ke kao xing fen xi shi ,yi ci er jie ju fang fa de chuan tong ti du lei die dai suan fa ju you jiao gao de ji suan jing du he xiao lv 。ran er ,zai gong neng han shu de fei xian xing cheng du jiao gao shi ,chuan tong ti du lei die dai suan fa hen rong yi fa sheng hun dun zhen dang 、zhou ji zhen dang huo xian ru ju bu zui you jie deng wen ti 。ci wai ,sui zhao gong neng han shu de fei xian xing cheng du zeng jia ,yi ci er jie ju fang fa qiu de de shi xiao gai lv yu zhen shi shi xiao gai lv jian de wu cha hui bu duan zeng da 。wei le gao xiao 、gao jing du de jin hang ke kao xing fen xi ,mu qian fa zhan xing cheng le ge chong ke kao xing fen xi fang fa ,dan hen duo dou xu yao yi ci er jie ju fang fa di gong zui ke neng shi xiao dian (MPP)。yin ci ,ru he di gao MPPde ji suan jing du he xiao lv ju you chong yao yi yi 。ben wen cong duo mu biao you hua de jiao du yan jiu le ying xiang yi ci er jie ju fang fa shou lian xing de gen ben yuan yin ji xiang ying de gai jin fang fa ,bing jiang ke kao xing fen xi cong yi ci er jie ju fang fa de ke kao du zhi biao ji suan ta zhan zhi gao jing du shi xiao gai lv ji suan 。zhu yao yan jiu nei rong bao gua :1.jie shao yi ci er jie ju fang fa de chuan tong ti du lei die dai suan fa ,jiang zhe xie suan fa tong yi ding yi wei ti du lei zhi jie qiu jie fa (GDM),bing zai GDMde qiu jie kuang jia xia di gao ji suan xing neng 。shou xian ,jie shao le chuan tong ti du lei die dai suan fa de liang chong zhen dang kong zhi fang fa ——bu chang shi kong zhi fang fa he fang xiang shi kong zhi fang fa 。ran hou ,tong guo gong shi tui dao de chu zhe liang chong kong zhi fang fa ju you tong yi de guan ji ,bing ding yi wei ti du lei zhi jie qiu jie fa 。zui hou ,jie ge liang chong kong zhi fang fa de te dian ,di chu le ji yu Armijozhun ze de hun ge kong zhi suan fa ,jin yi bu di gao le ti du lei zhi jie qiu jie fa de ji suan xing neng 。2.ti du lei zhi jie qiu jie fa zai chu li gao fei xian xing wen ti shi hui fa sheng zhen dang 、ju bu zui you deng shi xiao qing kuang ,ben wen cong duo mu biao you hua jiao du chan shu le ying xiang ti du lei zhi jie qiu jie fa shou lian xing de gen ben yuan yin 。shou xian ,ji yu duo mu biao you hua li lun jian li le yi ci er jie ju fang fa de duo mu biao you hua lie shi ,zhi chu ti du lei zhi jie qiu jie fa ben zhi shang shi yi chong ji yu εyao shu fa de jiao hu shi duo mu biao you hua fang fa 。ran hou ,tong guo fen xi bing yan zheng ke de ,ying xiang ti du lei zhi jie qiu jie fa shou lian xing de liang ge gen ben yuan yin shi mu biao ke kao du zhi biao de bei dong jue ce he jing du bu zu de chan bu sou suo ,er zhe fen bie dao zhi le zai mu biao han shu kong jian dao zhou shang fa sheng mu biao ke kao du zhi biao die dai zhen dang ,yi ji lian xu chu xian duo ge die dai dian wei zai Paretoqian yan shang 。3.zhen dui ti du lei zhi jie qiu jie fa zhong chan bu sou suo fang shi jing du bu zu de wen ti ,di chu le ji yu ni ke kao du fen xi de gao xiao gao jing du sou suo fang fa ,yong yu gai shan gei ding mu biao ke kao du zhi biao xia de sou suo jing du he xiao lv 。shou xian ,shui ming le ni ke kao du fen xi yu ke kao du fen xi de nei zai lian ji ,bing dui chuan tong ni ke kao du fen xi suan fa jin hang le jian yao jie shao 。ran hou ,di chu le mo fu jia ji suan liang de xun huan geng xin ce lve yi de dao mei ge die dai bu ge kuo de hun dun kong zhi yin zi ,cong er jian li le gai jin zi kuo ying hun dun kong zhi suan fa (IACC),bing jiang gai suan fa xia de ni ke kao du fen xi zuo wei gao xiao 、zhun que de MPPsou suo fang fa 。zui hou ,jiang ben wen IACCsuan fa xia de ni ke kao du fen xi fang fa yu chuan tong de ni ke kao du fen xi suan fa bi jiao ,tong guo suan li yan zheng le ben wen suo di suan fa zai sou suo MPPshi ju you ji suan xiao lv gao 、jie guo zhun que 、ke you xiao bi mian xian ru ju bu zui you deng you dian 。4.zhen dui ti du lei zhi jie qiu jie fa zhong mu biao ke kao du zhi biao bei dong jue ce de wen ti ,di chu le ji yu ge xian fa de mu biao ke kao du zhi biao zhu dong jue ce fang fa ,bing zai gai jin de sou suo fang fa he jue ce fang fa xia jin yi bu jian li le zi kuo ying PMA-IACCsuan fa (APMA-IACC),dui MPPjin hang gao xiao wen jian qiu jie 。shou xian ,gen ju yi ci er jie ju fang fa de duo mu biao you hua lie shi ,di chu le ji yu ge xian fa de mu biao ke kao du zhi biao zhu dong jue ce fang fa ,que bao mu biao ke kao du zhi biao ke zai jue ce zhe zhu dong kong zhi xia die dai shou lian zhi MPPchu 。ran hou ,gen ju gai jin de sou suo fang fa he jue ce fang fa ,di chu le ti du lei zhi jie qiu jie fa de liang chong gai jin suan fa ——PMA-IACCsuan fa he zi kuo ying PMA-IACCsuan fa 。zui hou ,tong guo suan li fen xi dui shang shu gai jin suan fa jin hang le xing neng yan zheng ,zhi chu zi kuo ying PMA-IACCsuan fa de xiao lv he jing du zui gao 。5.zhen dui shi xiao gai lv ji suan fang fa zai xiao lv yu jing du shang de ping heng wen ti ,di chu le ji yu APMA-IACCde AK-ISfang fa (jie ge zhu dong xue xi Krigingmo xing yu chong yao xing chou yang de ke kao xing fen xi fang fa ),neng gou gao xiao zhun que de ji suan shi xiao gai lv 。shou xian ,jian li le liang chong yin ru ce lve ——wan zheng APMA-IACCyin ru ce lve he bu fen APMA-IACCyin ru ce lve 。ran hou ,jiang suo di de yin ru ce lve yu AK-ISfang fa jie ge ,jian li le ji yu APMA-IACCsuan fa de gao xiao gao jing du shi xiao gai lv ji suan fang fa 。zui hou ,jiang ci fang fa yu MCS、FOSM、chuan tong de chong yao xing chou yang fang fa ISyi ji ji yu ti du lei zhi jie qiu jie fa de AK-ISjin hang bi jiao ,tong guo shu zhi suan li he gong cheng suan li yan zheng le AK-ISfang fa zai APMA-IACCsuan fa xia xing neng de dao le jin yi bu gai shan 。
论文参考文献
论文详细介绍
论文作者分别是来自大连理工大学的李彬，发表于刊物大连理工大学2019-07-19论文，是一篇关于可靠性分析论文,一次二阶矩方法论文,多目标优化论文,决策和搜索论文,方法论文,大连理工大学2019-07-19论文的文章。本文可供学术参考使用，各位学者可以免费参考阅读下载，文章观点不代表本站观点，资料来自大连理工大学2019-07-19论文网站，若本站收录的文献无意侵犯了您的著作版权，请联系我们删除。
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