机械工程学报

作者：孟德彪, 杨恒飞, 杨世源, 苏晓燕, 朱顺鹏

单位：1. 电子科技大学机械与电气工程学院 成都 611731;2. 电子科技大学广东电子信息工程学院 东莞 523808;3. 波尔图大学工程系 波尔图 4150-564 葡萄牙;4. 上海电力大学自动化工程学院 上海 200090

关键词：结构可靠性分析,一阶可靠性方法,多保真度Kriging模型,启发式优化算法；

基金：国家自然科学基金(12232004)、广东省基础与应用基础研究基金海上风电联合基金(2024A1515240025)和国家留学基金委(202406070025，202406070043)资助项目

结构可靠性分析对于保障工程装备安全可靠运行至关重要。传统的一阶可靠性方法及其改进算法精度受限于极限状态函数的类型与梯度信息，往往无法适用于复杂工程案例。面对日益复杂的工程场景，虽然多保真度模型的建立策略被广泛研究，但在可靠性分析中，其应用潜力尚有待进一步开发。为此，发展一种自适应多保真度Kriging(Multi-fidelity Kriging，MF-Kriging)模型辅助的一阶可靠性分析方法。首先，通过增广拉格朗日函数将一阶可靠性分析问题转化为无约束优化问题，从而使其能够采用启发式优化算法求解。其次，通过融合多个数据源进行自适应MF-Kriging建模，以进一步降低可靠性分析的计算成本。基于该可靠性分析方法，任意自适应MF-Kriging建模策略不论是全局搜索或者是局部搜索均可嵌套使用。另外，考虑到一阶可靠性方法的重要步骤之一是精确定位设计验算点(Most probable point，MPP)，提出一种混合MF-Kriging建模策略。通过权衡全局搜索策略和基于迭代MPP邻域的局部搜索策略，平衡可靠性分析的局部精确度以及全局收敛性。最后，利用四个数学算例和三个工程案例对所提出方法进行了应用。结果表明，该可靠性分析方法在精度、效率和鲁棒性方面均具有显著优势。

来源：2025年第18期

《机械工程学报》期刊编辑部

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