近日，計(jì)算力學(xué)頂級(jí)期刊《Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering》（簡(jiǎn)稱CMAME，中科院一區(qū)TOP，IF：6.9）在線發(fā)表了題為Vectorial surrogate modeling method based on moving Kriging model for system reliability analysis的研究成果。碩士研究生李振澳為論文第一作者，論文通訊作者為董曉威教授。
論文指出，在復(fù)雜工程系統(tǒng)中，機(jī)械結(jié)構(gòu)通常面臨多種失效模式的共同作用，尤其在高負(fù)載、高溫度和多工況耦合的嚴(yán)苛環(huán)境下。多失效模式之間可能存在顯著的相互影響，導(dǎo)致整體系統(tǒng)的失效概率顯著增加。傳統(tǒng)的單失效模式分析方法由于未考慮失效模式間的耦合作用，往往導(dǎo)致可靠性評(píng)估結(jié)果精度不佳。因此，如何實(shí)現(xiàn)多重失效模式的協(xié)同分析，準(zhǔn)確評(píng)估機(jī)械結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)可靠性，成為工程領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。
為了有效地進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)的可靠性分析，本研究創(chuàng)新性的將一種矢量建模理念引入到代理模型，實(shí)現(xiàn)了多個(gè)性能函數(shù)的同步構(gòu)建，多個(gè)輸出響應(yīng)的同步獲取，一定程度上降低了可靠性建模與分析的消耗。在此基礎(chǔ)上為了進(jìn)一步提升模型的擬合精度，采用移動(dòng)最小二乘方法的局部緊支撐域概念，選擇區(qū)域內(nèi)的有效樣本并對(duì)其賦予相應(yīng)權(quán)重，剔除區(qū)域外對(duì)模型精度貢獻(xiàn)不佳的樣本。矢量代理建模理念和局部緊支撐域選取有效樣本的原理如下圖所示。
圖1 矢量代理建模理念
圖2 局部緊支撐域選取有效樣本原理
本研究提出了一種基于移動(dòng)Kriging模型的矢量代理建模方法，并通過(guò)一個(gè)數(shù)值算例（多響應(yīng)非線性函數(shù)近似與概率分析）和一個(gè)工程算例（三重失效模式下的航發(fā)高壓渦輪葉盤(pán)可靠性分析）驗(yàn)證了所提方法的可行性。本研究可以為工程中多重失效模式下的系統(tǒng)可靠性分析提供理論支撐。
該研究得到了黑龍江省博士后專項(xiàng)基金（LBH-Z20203）支持。
（文趙鐵豐 圖李振澳）
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編輯/趙鐵豐
校對(duì)/孫海寧
審核/馬永財(cái)