基于高斯過(guò)程機(jī)器學(xué)習(xí)的結(jié)構(gòu)可靠度分析方法研究.pdf

1、隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，大型復(fù)雜的、新型的結(jié)構(gòu)被廣泛應(yīng)用到實(shí)際工程中，關(guān)于這些結(jié)構(gòu)的安全性問(wèn)題也就一直是人們最為關(guān)注的熱點(diǎn)課題。然而，影響結(jié)構(gòu)安全性問(wèn)題的因素存在諸多不確定性，結(jié)構(gòu)可靠度理論便是考慮到在工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、施工、使用中影響結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性的不確定性因素而產(chǎn)生和發(fā)展的。
　　 大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的功能函數(shù)具有計(jì)算代價(jià)高、隱式表達(dá)和高度非線性等特征，傳統(tǒng)方法往往難以求解。本文將機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)與傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)可靠度分析方法相結(jié)合

2、，提出了基于高斯過(guò)程機(jī)器學(xué)習(xí)的工程結(jié)構(gòu)可靠度分析的新方法。該方法利用高斯過(guò)程回歸模型在處理高維數(shù)、小樣本、非線性等復(fù)雜問(wèn)題上的優(yōu)勢(shì)、自適應(yīng)獲取最優(yōu)超參數(shù)、預(yù)測(cè)結(jié)果具有概率意義等優(yōu)點(diǎn)，在動(dòng)態(tài)更新學(xué)習(xí)樣本的基礎(chǔ)上，采用高斯過(guò)程回歸模型重構(gòu)復(fù)雜結(jié)構(gòu)的隱式功能函數(shù)，獲得近似的顯式結(jié)構(gòu)功能函數(shù)及其偏導(dǎo)數(shù)，進(jìn)而利用傳統(tǒng)可靠度分析方法求解結(jié)構(gòu)的可靠度問(wèn)題。本文分別研究了基于高斯過(guò)程回歸模型的一次二階矩法、基于高斯過(guò)程回歸模型的二次二階矩法、基于高斯過(guò)

3、程回歸模型的直接蒙特卡洛法、基于高斯過(guò)程回歸模型的重要抽樣法和基于高斯過(guò)程不確定性評(píng)價(jià)的高斯過(guò)程回歸模型的重要抽樣法等一系列方法。通過(guò)經(jīng)典的數(shù)學(xué)算例和工程算例研究，驗(yàn)證本文方法的可行性，并與經(jīng)典響應(yīng)面方法進(jìn)行比較分析。
　　 研究表明，本文所提出的一系列基于高斯過(guò)程回歸模型的結(jié)構(gòu)可靠度分析方法均是可行的，具有計(jì)算效率快和計(jì)算代價(jià)高等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)于求解高計(jì)算代價(jià)的隱式或復(fù)雜功能函數(shù)的結(jié)構(gòu)可靠度問(wèn)題具有良好的適用性，克服了傳統(tǒng)方法在求解