In the present study, a novel adaptive surrogate model method is proposed for the analysis of structural reliability with small failure probability. In order to address the problems with conventional adaptive Kriging surrogate model method based on candidate sample pool, the adaptive Kriging surrogate model method which integrates Particle Swarm Optimization algorithm (PSO) is put forward. In the course of implementation, the surrogate model is gradually improved through an iterative process and the high-value samples are selected to update the surrogate model through an optimization solution carried out by using PSO. Numerical examples are used to evaluate the computational performance of the proposed method, and a further discussion is conducted around the revision to the learning function. The results show that the introduction of PSO not only increases the possibility of obtaining high-value samples, but also significantly improves the solution accuracy of the adaptive Kriging surrogate model method for structural reliability analysis. Meanwhile, the proposed method overcomes the problem caused by the conventional candidate pool-based selection method through the optimization algorithm to determine high-value samples, achieving an excellent performance in dealing with the small failure probability. In addition, the proposed method is applicable to achieve a reasonable balance between solution accuracy and efficiency through the revised learning function which takes into account local neighborhood effects.


翻译:本文提出了一种新颖的自适应代理模型方法,用于小失效概率结构可靠性分析。为了解决基于候选样本池的传统自适应Kriging代理模型方法存在的问题,提出了一种将粒子群优化算法(PSO)集成到自适应Kriging代理模型方法中的方法。在实施过程中,通过迭代过程逐步改善代理模型,并使用PSO优化解决方案选择高价值样本来更新代理模型。用数值实例评估了所提出方法的计算性能,并对学习函数的修订进行了进一步讨论。结果表明,引入PSO不仅增加了获得高价值样本的可能性,而且显着提高了自适应Kriging代理模型方法用于结构可靠性分析的解决精度。同时,所提出的方法通过优化算法确定高价值样本,克服了传统候选样本池选择方法引起的问题,在处理小失效概率方面表现出优异的性能。此外,通过考虑局部邻域效应的修订学习函数,所提出的方法适用于实现解决精度和效率之间的合理平衡。

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