(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210740362.9 (22)申请日 2022.06.27 (71)申请人 中国工程物理研究院总体 工程研究 所 地址 621908 四川省绵阳市绵山路64 号 (72)发明人 何良莉　谢朝阳　黄鑫　王正良　 王玉明　彭忠明　傅玲莉　黄舟　 杨云斌　 (74)专利代理 机构 北京天奇智新知识产权代理 有限公司 1 1340 专利代理师 许驰 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06F 17/10(2006.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 多失效模式下结构系统可靠性的全局灵敏 度分析方法 (57)摘要 本发明涉及多失效模式下结构系统可靠性 的全局灵敏度分析方法， 其包括首先将固定在某 一变量实现值的条件概率转化为固定在某一小 区间的条件概率， 实现了对以往双层嵌套方法的 单层解耦， 避免了对条件概率密度函数的拟合， 降低了对可靠性全局灵敏度指标的求解难度并 提高了计算精度； 其次， 嵌入了基于 Kriging代理 模型的复合准则方法， 该方法避免了当前系统失 效概率求解方法中Kriging模型在迭代更新时由 于其不收敛而对极值模式判断错误导致最终结 果的不收敛或计算效率较低等影 响， 同时保留了 当前各失效模式Kriging模型预测的极值信息， 加快了系统失效边界的识别速度， 从而保证了系 统失效概 率计算精度的同时提高了其 求解效率。 权利要求书3页 说明书8页 附图1页 CN 114970207 A 2022.08.30 CN 114970207 A 1.多失效模式下结构系统可靠性的全局灵敏度分析方法， 其特征在于： 所述全局灵敏 度分析方法包括： S1、 设置 为一个围绕在第j个输入变量Xj实现值xjk周围的小区间， 在Xj＝xjk 条件下的结构系统失效概率为 和 分别表示该小 区间的下界和上界， 表示该小区间 的长度， F(s)为系统失效域； S2、 根据随机事件的条件概率理论得到输入变量在小区间的条件失效概率为 并结合 得到输入 变量固定在某一实现值的条件失效概 率 S3、 最后通过计算求解系统失效概率P{F(s)}和失效条件概率 得到结构系 统可靠性的全局灵敏度 N表示样本数。 2.根据权利要求1所述的多失效模式下结构系统可靠性的全局灵敏度分析方法， 其特 征在于： 所述计算 求解系统失效概 率P{F(s)}包括： A1、 产生样本池S， 对各失效模式分别产生各自对应的初始训练样本集并构建各失效模 式的Krigi ng模型giK(i＝1,2,...,l)， l表示失效模式的数量； A2、 通过公式 计算串联系 统的UC学习函数， 通过公式 计 算并联系统的UC学习函数， 其中， 集合IIseries＝{i|giK(xj)≤0,i＝1,2,...,l}， 集合 IIparallel＝{i|giK(xj)＞0,i＝1,2,...,l}， Ui表示第i个失效模式Kriging模型的学习函数， 和 分别表示 其预测均值和标准差；权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114970207 A 2A3、 判断当前Kr iging模型的收敛性， 当 时， 则停止自适应学习过程， 执行步 骤A6， 如果 则执行步骤A4； A4、 通过公式 计算串联系 统需要更新的失效模式， 通过公式 计算并联系统需要更新的失 效模式， 并通过公式 获得需要更新的样本点xu； A5、 计算失效模式C对应于更新的样本点处真实的功能函数， 将更新样本点和该模式真 实输出值添加到该失效模式对应的训练样本集中， 基于更新的训练样本集构建该失效模式 新的krigi ng模型， 并返回步骤A3； A6、 将更新结束后的各失效模式的Kriging模型根据系统的串联和并联情况通过公式 计算串联系统的失效域指示函数， 以及通过 公式 计算并联系统的失 效域指示函数， 最后根 据公式 计算得到结构系统失效概 率的估计值。 3.根据权利要求2所述的多失效模式下结构系统可靠性的全局灵敏度分析方法， 其特 征在于： 所述产生样本池S， 对各失效模式分别产生各自对应的初始训练样 本集并构建各失 效模式的Krigi ng模型giK(i＝1,2,...,l)， l表示失效模式的数量具体包括： A11、 通过输入随机变量X的联合概率密度函数fX(x)产生容量为N的样本池S＝{x1, x2,...,xN}； A12、 在S中随机抽取N0个样本， 计算每一个失效模式在N0个样本下真实的功 能函数值， 将这些初始输入样本和各失效模式的输出响应值分别形成对应各自失效模式的初始训练 样本集， 其中N0＜＜N； A13、 利用各失效模式对应的训练样本集构建各失效模式的Kriging模型giK(i＝1, 2,...,l)。 4.根据权利要求1所述的多失效模式下结构系统可靠性的全局灵敏度分析方法， 其特 征在于： 所述计算 求解失效条件概 率 包括： B1、 根据系统失效域F(s)选出第j个输入变量Xj的失效样本点， 构建失效样本集为 其中 为系统失效样本点的个数。权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114970207 A 3