In many fields of science and engineering, models with different fidelities are available. Physical experiments or detailed simulations that accurately capture the behavior of the system are regarded as high-fidelity models with low model uncertainty, however, they are expensive to run. On the other hand, simplified physical experiments or numerical models are seen as low-fidelity models that are cheaper to evaluate. Although low-fidelity models are often not suitable for direct use in reliability analysis due to their low accuracy, they can offer information about the trend of the high-fidelity model thus providing the opportunity to explore the design space at a low cost. This study presents a new approach called adaptive multi-fidelity Gaussian process for reliability analysis (AMGPRA). Contrary to selecting training points and information sources in two separate stages as done in state-of-the-art mfEGRA method, the proposed approach finds the optimal training point and information source simultaneously using the novel collective learning function (CLF). CLF is able to assess the global impact of a candidate training point from an information source and it accommodates any learning function that satisfies a certain profile. In this context, CLF provides a new direction for quantifying the impact of new training points and can be easily extended with new learning functions to adapt to different reliability problems. The performance of the proposed method is demonstrated by three mathematical examples and one engineering problem concerning the wind reliability of transmission towers. It is shown that the proposed method achieves similar or higher accuracy with reduced computational costs compared to state-of-the-art single and multi-fidelity methods. A key application of AMGPRA is high-fidelity fragility modeling using complex and costly physics-based computational models.


翻译:在许多科学和工程领域,有不同忠诚的模型,在很多科学和工程领域,可以提供准确反映系统行为的物理实验或详细模拟,准确反映系统行为的物理实验或详细模拟被视为高忠诚模型,但模型不确定性低,运行费用昂贵。另一方面,简化物理实验或数字模型被视为低忠诚模型,评估费用低廉。虽然低忠诚模型由于精确度低,往往不适于直接用于可靠性分析,但是它们能够提供关于高忠诚精确度模型趋势的信息,从而提供机会以低成本探索设计空间。本研究提出了一种新办法,称为适应性多忠诚高斯模型,用于可靠性分析(AMGPRA)。另一方面,简化物理实验或数字模型被视为低忠诚模型,但与在目前这种方法中选择不同的两个阶段选择培训点和信息来源相比,拟议的方法发现最佳训练点和信息来源,因为其精细精确度模型基础化,它能够评估高忠诚度模型的全球影响,并且能够满足某种更高水平应用的学习功能。在这种背景下,CLF型关键值关键值的计算方法展示了一个新的方向,通过学习方法来降低成本。

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