基于高斯過程機(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、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)對應(yīng)的功能函數(shù)具有計算代價高、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。該方法利用高斯過程回歸模型在處理高維數(shù)、小樣本、非線性等復(fù)雜問題上的優(yōu)勢、自適應(yīng)獲取最優(yōu)超參數(shù)、預(yù)測結(jié)果具有概率意義等優(yōu)點(diǎn)，在動態(tài)更新學(xué)習(xí)樣本的基礎(chǔ)上，采用高斯過程回歸模型重構(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)的可靠度問題。本文分別研究了基于高斯過程回歸模型的一次二階矩法、基于高斯過程回歸模型的二次二階矩法、基于高斯過

3、程回歸模型的直接蒙特卡洛法、基于高斯過程回歸模型的重要抽樣法和基于高斯過程不確定性評價的高斯過程回歸模型的重要抽樣法等一系列方法。通過經(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，具有計算效率快和計算代價高等優(yōu)點(diǎn)，對于求解高計算代價的隱式或復(fù)雜功能函數(shù)的結(jié)構(gòu)可靠度問題具有良好的適用性，克服了傳統(tǒng)方法在求解