Running a reliability analysis on engineering problems involving complex numerical models can be computationally very expensive, requiring advanced simulation methods to reduce the overall numerical cost. Gaussian process based active learning methods for reliability analysis have emerged as a promising way for reducing this computational cost. The learning phase of these methods consists in building a Gaussian process surrogate model of the performance function and using the uncertainty structure of the Gaussian process to enrich iteratively this surrogate model. For that purpose a learning criterion has to be defined. Then, the estimation of the probability of failure is typically obtained by a classification of a population evaluated on the final surrogate model. Hence, the estimator of the probability of failure holds two different uncertainty sources related to the surrogate model approximation and to the sampling based integration technique. In this paper, we propose a methodology to quantify the sensitivity of the probability of failure estimator to both uncertainty sources. This analysis also enables to control the whole error associated to the failure probability estimate and thus provides an accuracy criterion on the estimation. Thus, an active learning approach integrating this analysis to reduce the main source of error and stopping when the global variability is sufficiently low is introduced. The approach is proposed for both a Monte Carlo based method as well as an importance sampling based method, seeking to improve the estimation of rare event probabilities. Performance of the proposed strategy is then assessed on several examples.


翻译:对涉及复杂数字模型的工程问题进行可靠性分析,可能计算费用非常昂贵,需要先进的模拟方法来降低总体数字成本。基于高斯进程的积极学习方法已成为降低这一计算成本的一个很有希望的方法。这些方法的学习阶段包括建立一个高斯进程替代模型,并利用高斯进程的不确定性结构来反复丰富这一替代模型。为此,必须确定一个学习标准。然后,通常通过对最后代用模型所评估的人口进行分类,得出失败概率的估计。因此,对失败可能性的估计有两种不同的不确定性来源,分别与代用模型的近似和基于抽样的整合技术有关。在本文件中,我们提出一种方法,用以量化估计失败概率的概率对两种不确定性来源的敏感度。这一分析还有助于控制与失败概率估计有关的整个错误,从而提供估算的准确性标准。因此,在根据最后代用模型评估的人口分类进行这一分析以减少主要误差源和停止失败可能性的概率,从而在根据替代模型进行近似性模型进行接近和取样方法进行抽样评估时,提议采用一种方法,即提高若干基于模型的精确性评估方法的重要性。我们建议采用一种方法,然后采用一种方法,作为一种非常易变现的计算方法,即设法改进。

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