[发明专利]一种集合干涉型可靠度的度量方法、系统、装置及介质

说明书

本发明涉及一种集合干涉型可靠度的度量方法、系统、装置及介质，方法包括建立描述结构不确定性的凸集模型，并将凸集模型分为区间模型和超椭球模型；分别对区间模型和超椭球模型进行标准化变换得到标准化区间模型和单位超球体模型，并根据标准化区间模型和单位超球体模型得到标准化极限状态方程；根据标准化极限状态方程分别对标准化区间模型和超球体模型进行均匀抽样，得到区间模型样本和超球体模型样本；根据区间模型样本和超球体模型样本得到复合样本，并根据标准化极限状态方程和复合样本计算集合干涉型可靠度。本发明抽样方法严谨有效简便实用，可操作性强，有效提高了大型复杂结构集合干涉可靠度的度量效率和精度。

技术领域

本发明涉及结构可靠性度量领域，尤其涉及一种集合干涉型可靠度的度量方法、系统、装置及介质。

背景技术

在结构的可靠性分析与设计中，由于结构系统本身的复杂性以及人们认识上的局限性而产生了诸多的不确定性，这些不确定性往往对结构的性能和响应起着至关重要的作用，所以需要合理定量处理这些不确定性。传统的对这些不确定性的描述是基于概率理论的，但由于概率理论的局限性，近年来发展了非概率可靠性理论，非概率可靠性理论的数学基础是凸集模型。

目前，基于非概率可靠性理论来度量结构的可靠度也有大量研究。凸集模型中各参量组合的作用域称为基本变量域，而基本变量域存在安全域和失效域的情形，其中，当失效域和安全域存在交叉情形时，则该结构的可靠度称为集合干涉型可靠度，当失效域和安全域不存在交叉情形，则该结构的可靠度称为集合扩展型可靠度。

关于集合干涉型可靠度的度量就是以非概率性集合干涉模型为基础的。以非概率性集合干涉模型为基础来度量集合干涉型可靠度是通过结构基本变量域和安全域的干涉程度来度量结构的可靠度，即用结构安全域的体积与基本变量域的总体积之比作为结构集合干涉型可靠度，此体积之比越大，则可靠度越大。而安全域和失效域的区分往往通过极限状态函数来确定，极限状态方程可以将结构不确定性变量空间划分成安全域和失效域两部分。

但是对于大型复杂结构来说，由于其极限状态函数涉及变量多，复杂程度高，用解析的办法求解其可靠度往往是行不通的，因而借助计算机工具寻求其模拟求解方法十分必要。

对于集合干涉可靠度来说，模拟求解的关键和核心是实现凸集模型的均匀抽样。根据现有文献记载，对于任意维(超)椭球凸集的抽样方法，往往是通过对球坐标的均匀抽样来实现，然而这种方法隐含了理论错误，球坐标系中均匀分布的样本变换到正交坐标系后，不再服从均匀分布，基于这种方法的可靠度模拟计算结果必然是失真和不可信的。

因此需要提出一种新的抽样方法来建立非概率性集合干涉模型，并实现集合干涉型可靠度的准确度量。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种集合干涉型可靠度的度量方法、系统、装置及介质。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种集合干涉型可靠度的度量方法，包括以下步骤：

步骤1：建立描述结构不确定性的凸集模型，并将所述凸集模型分为区间模型和超椭球模型；

步骤2：分别对所述区间模型和所述超椭球模型进行标准化变换，得到标准化区间模型和单位超球体模型，并根据所述标准化区间模型和所述单位超球体模型得到标准化极限状态方程；

步骤3：根据所述标准化极限状态方程分别对所述标准化区间模型和所述单位超球体模型进行均匀抽样，分别得到区间模型样本和超球体模型样本；

步骤4：根据所述区间模型样本和所述超球体模型样本得到所述凸集模型的复合样本，并根据所述标准化极限状态方程和所述复合样本计算所述结构的集合干涉型可靠度。