Método eficiente de análise de confiabilidade variável no tempo baseado no método AK-FORM e na redução de dimensionalidade

ZHANG Liang ,  

TANG Yake ,  

NIU Kai ,  

LI Haoyu ,  

YU Shujun ,  

摘要

O método PHI2 é uma abordagem comum para análise de confiabilidade variável no tempo em estruturas, sendo o cálculo da taxa de ultrapassagem o ponto chave deste método. Para alcançar precisão suficiente, geralmente é necessário calcular a taxa de ultrapassagem em muitos instantes, porém, para problemas práticos com superfícies de estado limite complexas, calcular essa taxa em cada instante pode ser extremamente demorado. Para melhorar ainda mais a eficiência do método PHI2, foram introduzidas três estratégias para aumentar a eficiência do cálculo da taxa de ultrapassagem: primeiro, a utilização de uma estratégia sem decomposição de Cholesky para reduzir o número de variáveis aleatórias, acompanhada de um método correspondente para cálculo dos coeficientes de correlação; segundo, a introdução de um método aprimorado de confiabilidade de primeira ordem (AK-FORM) baseado em um modelo Kriging de aprendizado ativo para calcular eficientemente os indicadores de confiabilidade em cada instante; finalmente, o uso de um método de redução de dimensionalidade para transformar uma integral bidimensional em uma integral unidimensional, visando melhorar o desempenho computacional. Ao combinar essas três estratégias com o método PHI2, foi formado um método eficiente de análise de confiabilidade variável no tempo baseado no método AK-FORM e na redução de dimensionalidade, denominado método K-PHI2. Paralelamente, somente a estratégia sem decomposição de Cholesky foi combinada com o método PHI2 para formar o método PHI2-. Os resultados numéricos e casos de engenharia mostram que os métodos propostos PHI2- e K-PHI2 apresentam alta precisão comparável ao método PHI2, superando em precisão o método PHI2+ (um método aprimorado baseado no PHI2); comparado aos métodos PHI2 e PHI2+, o método PHI2- apresenta certa melhoria em eficiência, e o método K-PHI2 melhora ainda mais a eficiência da análise de confiabilidade variável no tempo.

关键词

confiabilidade variável no tempo;método PHI2;método de confiabilidade de primeira ordem;modelo Kriging;taxa de ultrapassagem;método de redução de dimensionalidade

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