(19)中华 人民共和国 国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202111463798.X (22)申请日 2021.12.0 3 (71)申请人 西北工业大 学 地址 710072 陕西省西安市友谊西路127号 (72)发明人 刘昱杉　李璐祎　 (74)专利代理 机构 北京律智知识产权代理有限 公司 11438 代理人 阚梓瑄 (51)Int.Cl. G06F 30/17(2020.01) G06F 30/20(2020.01) G06F 111/10(2020.01) G06F 111/08(2020.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 结构系统的全局可靠性灵敏度分析方法及 电子设备 (57)摘要 本公开是关于系统可靠性分析技术领域， 具 体公开一种结构系统的全局可靠性灵敏度分析 方法及电子设备。 该方法包括： 构建目标结构系 统的时变设计点， 其中， 所述设计点在样本空间 中对所述目标结构系统的失效概率贡献最大； 基 于所述时变设计点构建重要抽样密度函数， 以通 过所述重要抽样密度函数抽取多组重要样本数 据； 以所述多组重要样本数据、 所述多组重要样 本数据的加权指示函数作为建模样本构建态相 关参数SDP模型； 基于所述目标结构系统的时变 失效概率、 所述SDP模型输出的所述目标结构系 统的加权指示函数的条件期望值确定所述目标 结构系统的全局可靠性灵敏度指标。 权利要求书3页 说明书12页 附图5页 CN 114154264 A 2022.03.08 CN 114154264 A 1.一种结构系统的全局可靠性灵敏度分析 方法， 其特 征在于， 包括： 构建目标结构系统的时变设计点， 其中， 所述设计点在样本空间中对所述目标结构系 统的失效概 率贡献最大； 基于所述 时变设计点构建重要抽 样密度函数， 以通过所述重要抽 样密度函数抽取多组 重要样本数据； 以所述多组重要样本数据、 所述多组重要样本数据的加权指示函数作为建模样本构建 态相关参数S DP模型； 基于所述目标结构系统的时变失效概率、 所述SDP模型输出的所述目标结构系统的加 权指示函数的条件期望值确定所述目标 结构系统的全局可靠性灵敏度指标。 2.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述构建目标结构系统的时变设计点， 包 括： 将所述目标结构系统的观察 时间域离散成多个离散时刻， 并根据如下公式将原始输入 变量转化为标准正态变量， 其中， 所述原 始输入变量 服从正态分布： 取标准正态空间的任一 点作为初始时变设计点； 按照预设策略对所述初始时变设计点进行更新， 以得到第一更新时变设计点， 所述预 设策略包括： 确定当前时变设计点在标准正态空间具有最小向量长度的离散时刻， 并根据 所述具有最小向量长度的离 散时刻重新计算时变设计点； 若所述第一更新 时变设计点与所述初始时变设计点的距离小于或等于所述距离阈值， 则将所述第一更新时变设计点确定为目标时变设计点； 若所述第一更新 时变设计点与所述初始时变设计点的距离大于所述距离阈值， 则 重复 执行所述预设策略， 以迭代更新所述第一更新时变设计点， 直至得到的更新时变设计点与 所述更新时变设计点的上一时变更新点的距离小于或等于所述距离阈值， 将所述更新时变 设计点确定为目标时变设计点； 将所述目标时变设计点 转换到所述样本空间， 得到所述目标 结构系统的时变设计点； 式中： Zi为对应于变量Xi的标准正态变量； 为变量Xi的均值， 为变量Xi的标准差 。 3.根据权利要求2所述的方法， 其特征在于， 所述确定当前时变设计点在标准正态 空间 具有最小向量长度的离 散时刻， 包括： 计算每个离散时刻对应的功能函数在所述当前时变设计点处的偏导数； 利用所述偏导数和所述当前时变设计点基于如下公式计算每个离散时刻下所述当前 时变设计点在标准 正态空间的向量长度： 基于如下公式确定所述当前时变设计点在所述标准正态空间具有最小向量长度的离 散时刻： 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 114154264 A 2式中： z*为当前时变设计点， b0(t)为时变功能函数在当前时变设计点 处的函数值， b(t) 为时变功能函数梯度向量， bT(t)为b(t)的转置， |c(t)|为每个离散时刻下当前时变设计点 在标准正态空间的向量长度。 4.根据权利要求3所述的方法， 其特征在于， 所述根据所述具有最小向量长度的离散时 刻重新计算时变设计点， 包括： 将所述具有最小向量长度的离 散时刻代入如下公式， 以重新计算时变设计点： 式中： z*(t)为更新后的当前时变设计点， b(t)为时变功能函数梯度向量， bT(t)为b(t) 的转置， |c(t)|为每 个离散时刻下当前时变设计点在标准 正态空间的向量长度。 5.根据权利要求1所述的方法， 其特征在于， 所述以所述多组重要样本数据、 所述多组 重要样本数据的加权指示 函数作为建模样本构建态相关参数S DP模型， 包括： 根据所述目标结构系统的时变功能函数计算所述多组重要样本数据在全部离散时刻 的函数值， 并确定出最小函数值； 基于所述最小函数值计算所述多组样本数据的失效域指示函数值和所述多组重要样 本数据的第一加权指示 函数值； 以所述多组重要样本数据、 所述多组重要样本数据的第 一加权指示函数作为建模样本 构建SDP模型。 6.根据权利要求5所述的方法， 其特征在于， 所述基于所述目标结构系统 的时变失效概 率、 所述SDP模型输出的所述 目标结构系统的加权指示函数的条件期望值确定所述目标结 构系统的全局可靠性灵敏度指标， 包括： 基于如下公式计算所述目标 结构系统的时变失效概 率： 使用如下公式基于所述时变失效概率和所述目标结构系统的第一加权指示函数的条 件期望值， 计算所述目标 结构系统的全局可靠性灵敏度指标： 式中： 为目标结构系统在IS样本空间的全局可靠性灵敏度指标； Pf目标结构系统的 时变失效概率； E( ·)为期望算子； 且g(X,t)为系统功能函 数； fX (x)为变量X的联合概率密度函 数； hX(x)为变量X的重要抽样概率密度函 数； 为变量Xi 的边缘概率密度函数； 为变量Xi的边缘重要抽样密度函数； 权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 114154264 A 3