一种时变可靠性分析方法及系统技术方案

本发明专利技术提出了一种时变可靠性分析方法及系统，涉及时变可靠性分析领域。首先用展开最优线性估计方法对随机过程进行离散，用独立随机变量的乘积来代替。然后将时变功能函数离散为一系列相关瞬时功能函数，其相关性通过随机过程的展开最优线性估计展开得到。然后，利用一阶可靠性方法对各时不变功能函数进行瞬时可靠性分析，利用一阶泰勒级数展开法逼近最可能点时不变功能函数。最后利用典型的基于抽样的极值法和近似功能函数计算了所关注时间内的累积失效概率，解决了时变可靠性分析中跨越法需要计算跨越率，也避免了经典抽样极值法的计算量，凭借简单明了的计算方法，对其他复杂时变可靠性分析问题提供全新的解决思路。时变可靠性分析问题提供全新的解决思路。时变可靠性分析问题提供全新的解决思路。

【技术实现步骤摘要】
一种时变可靠性分析方法及系统


[0001]本专利技术涉及时变可靠性分析领域，具体而言，涉及一种时变可靠性分析方法及系统。

技术介绍

[0002]最近几十年来，时变可靠性分析在航空航天工程、机械工程和土木工程等领域产生了极大的兴趣。它在基于可靠性的设计中发挥着重要作用，是结构健康监测或不确定性下的决策中的重要可靠性度量。时变可靠性指的是系统或部件在整个生命周期内成功实现预期功能的概率，考虑了异质时变不确定性源，如随机外部载荷，材料性能退化和制造工艺参数。然而，在感兴趣的时间区间上评估概率，需要在每个时间节点上重复瞬时可靠性评估。由于工程实际中一般难以对极限状态进行评估，因此瞬时可靠性评估耗时较长。因此，如何实现时变可靠性分析的高效率和准确性是一个挑战。为了应对这一挑战，目前的方法大致可以分为两类:跨越率法和极值法。
[0003]尽管在过去的几十年里取得了一些进展，但目前研究成果仍然存在一些缺点和局限性。对于具有非线性和多模态功能函数的问题，跨越方法可能得到不准确的结果。由于模型假设的原因，用于计算失效概率的经验模型在某些情况下可能不准确。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种时变可靠性分析方法，其特征在于，包括以下步骤：利用展开最优线性估计方法将预置的时变功能函数转化为多个时刻相关的瞬时功能函数；利用一阶可靠性方法对各个时刻相关的瞬时功能函数进行瞬时可靠性分析，得到各个瞬时最可能点的极值功能函数结果；根据各个瞬时最可能点的极值功能函数结果利用一阶泰勒级数展开在最可能点处逼近瞬时功能函数，得到瞬时功能函数最可能点的计算结果；根据瞬时功能函数最可能点的计算结果，基于极值法计算得到关注时间区间内的累积失效概率。2.根据权利要求1所述的时变可靠性分析方法，其特征在于，所述利用展开最优线性估计方法将预置的时变功能函数转化为多个时刻相关的瞬时功能函数的步骤包括以下步骤：预置的时变功能函数为：g(x,Y(t),t)，其中，Y(t)为随机过程在时间区间[t0，t
e
]内均匀离散，时变功能函数g(x,Y(t),t)为时间无关性能函数的并集g(x,y(t
k
),t
k
)(k＝1,
…
,N
t
)，N
t
是离散时间瞬间的个数；利用展开最优线性估计方法将随机过程转化为独立的随机变量Z，Z的系数在离散g(x,Z,t
k
)之间保持相关，得到多个时刻相关的瞬时功能函数。3.根据权利要求2所述的时变可靠性分析方法，其特征在于，所述利用一阶可靠性方法对各个时刻相关的瞬时功能函数进行瞬时可靠性分析，得到各个瞬时最可能点的极值功能函数结果的步骤包括以下步骤：A1：通过变量变换方法将各个时刻相关的瞬时功能函数中的随机变量x
m
变换为标准空间中的独立标准正态变量u
m
；A2：根据独立标准正态变量u
m
得到功能函数g(u
m
，Z
m
,t
k
)；A3：计算功能函数g(u
m
，Z
m
,t
k
)对独立标准正态变量u
m
的导数，得到A4：利用链式求导法则计算功能函数g(u
m
，Z
m
,t
k
)对随机过程变量Z
m
的导数，得到A5：根据和采用定向稳定变换方法更新标准空间中的独立标准正态变量u
m
和随机过程变量Z
m
，并将标准空间中的独立标准正态变量u
m
转化为新的随机变量；A6：判断新的随机变量的相对误差是否小于预置的允许阈值，若是，则迭代过程收敛并让若否，则重复步骤A1
‑
A5；A7：根据计算每个节点上功能函数的结果，得到N
t
个分散点最优点值、对随机变量导数值和随机过程变量导数值，作为各个瞬时最可能点的极值功...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟增，赵经宇，王选，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：