[發明專利]工程結構可靠性優化建模求解方法

在審

• 申請號: 202110672514.1
• 申請日: 2021-06-17
• 公開（公告）號: CN113360988A
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 翟浩
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: G06F30/13
• 分類號: G06F30/13;G06F30/27;G06F111/04;G06F119/02
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 劉明華

本申請涉及一種工程結構可靠性優化建模求解方法包括通過從設計變量約束集合中隨機獲取一個設計變量，根據設計變量選取對應的不確定中間結構參數，根據設計變量和不確定中間結構參數構建工程結構功能函數，根據工程結構功能函數建立基于可信安全度的結構可靠性優化設計模型，在可信安全度約束下，求解可信安全度的結構可靠性優化設計模型在最小化結構體積和最大化結構可靠性水平條件下的最優解，根據最優解獲取最優設計參數。本申請在設計輸入數據不確定情況下，為工程設計者計算出符合可靠性要求的最優設計方案，提高設計參數可信安全度，提升工程結構產品性能。

技術領域

本申請屬于工程結構可靠性優化技術領域，具體涉及一種工程結構可靠性優化建模求解方法。

背景技術

在工程結構設計中，基于可靠性的優化設計是非常具有優勢的設計方法。可靠性優化求解的效率決定了整個設計過程的可行與否。可靠性優化求解基本思路：在事先給定的可靠性水平下，以結構體積最小化為優化目標，建立結構優化設計模型，給出滿足可靠性約束的最優設計解。相關技術中，對滿足可靠性約束的最優設計解的求解方法是基于確定輸入參數的，利用概率正態分布方法進行求解，這些確定輸入參數來源于歷史經驗數據，但是隨著工程問題越來越復雜，很多場景下無法獲取歷史經驗數據，輸入數據是不確定的，利用概率正態分布方法進行求解無法進行求解，影響工程結構設計進度，或設計出結構參數結果可信安全度低，影響工程結構產品最終的性能乃至經濟效益。

發明內容

為至少在一定程度上克服相關技術中，對滿足可靠性約束的最優設計解的求解方法不能應用與輸入數據是不確定的場景，影響工程結構設計進度，或設計出結構參數結果可信安全度低，影響工程結構產品最終的性能乃至經濟效益的問題，本申請提供一種工程結構可靠性優化建模求解方法，包括：

從設計變量約束集合中隨機獲取一個設計變量；

根據設計變量選取對應的不確定中間結構參數；

根據所述設計變量和不確定中間結構參數構建工程結構功能函數；

根據工程結構功能函數建立基于可信安全度的結構可靠性優化設計模型；

在可信安全度約束下，求解可信安全度的結構可靠性優化設計模型在最小化結構體積和最大化結構可靠性水平條件下的最優解，根據最優解獲取最優設計參數。

進一步的，所述根據所述設計變量和不確定中間結構參數構建工程結構功能函數，包括：

設計變量x＝(x₁,x₂,...,x_n)^T、不確定中間結構參數ξ＝(ξ₁,ξ₂,...,ξ_n)，工程結構功能函數為：g(x,ξ)＝G-G(x,ξ)；

其中，G和G(x,ξ)分別表示結構的響應閾值和響應函數，n為設計變量個數。

進一步的，所述根據工程結構功能函數建立基于可信安全度的結構可靠性優化設計模型，包括：

可靠性要求為在可靠性水平α下響應函數G(x,ξ)小于響應閾值G，建立可信安全度約束為：Cr{G-G(x,ξ)0}≥α；

基于可信安全度約束，建立基于可信安全度的結構可靠性優化設計模型：

其中V(x)為結構體積函數，G_j為第j個響應閾值，G_j(x,ξ)為響應函數，α_j為相應的可靠性水平，A為系數矩陣，b為常數向量，x為設計變量。

進一步的，所述在可信安全度約束下，求解可信安全度的結構可靠性優化設計模型在最小化結構體積和最大化結構可靠性水平條件下的最優解，包括：

初始化可行域；