可靠性全局灵敏度指标的空间分割高效方法

可靠性全局灵敏度指标能够有效地分析输入变量的不确定性对结构系统失效概率的影响程度,为提高该灵敏度指标求解数字模拟法的效率,提出了一种基于密度权重及连续无重叠区间全方差公式的空间分割高效方法。所提方法通过连续无重叠区间上的全方差公式来加快该指标计算的收敛速度,利用密度权重法在输入变量可能的取值区间内进行均匀抽样,并以均匀样本点的联合概率密度函数的权重来保证计算的等价性,这使得所构造的方法不需要寻找失效域的设计点,因此其可以有效解决非线性程度较高难以找到设计点及多设计点的问题。除此之外,应用空间分割技术,使得本文所提方法仅需重复利用一组样本点,就可同时得到各个输入变量的可靠性全局灵敏度指标,消除了计算量与输入变量维数的相关性,大大地提高了样本的利用率和计算效率。验证算例的计算结果,说明了本文方法对计算功能函数非线性程度较高及多设计点问题的高效性。

参数不确定性下高效的可靠性灵敏度分析方法

对于输入变量分布参数具有不确定性的结构系统,分布参数的不确定性会导致结构失效概率的不确定性,进而输入变量对失效概率的贡献也是不确定的。在这种情况下,传统的抽样方法需要三层嵌套循环的可靠性分析以评估输入变量对结构失效的影响,计算量过大,难以适用于工程实际问题。因此,提出了一种参数不确定性下输入变量可靠性灵敏度分析的高效算法,所提方法通过引入“代理抽样概率密度函数(SS-PDF)”,并结合单层Monte Carlo(MC)方法,将传统的三层嵌套可靠性分析转化为单层分析过程,大大减少了计算量。并针对小失效概率问题,将重要抽样法(IS)和截断重要抽样法(TIS)与这种单层抽样法相结合,进一步提高计算效率。算例结果验证了所提方法的效率和精度。