结构可靠度更新的子集模拟自适应延迟拒绝MMH算法

作     者：马君明 张浩然 赵晓青 兰成明 李惠 Ma Junming;Zhang Haoran;Zhao Xiaoqing;Lan Chengming;Li Hui

作者机构：北京科技大学北京100083 哈尔滨工业大学黑龙江哈尔滨150090 

出 版 物：《土木工程学报》 (China Civil Engineering Journal)

年 卷 期：2023年第56卷第6期

页      面：14-24页

核心收录：

学科分类：0820[工学-石油与天然气工程] 08[工学] 081402[工学-结构工程] 081304[工学-建筑技术科学] 0714[理学-统计学（可授理学、经济学学位）] 0813[工学-建筑学] 0814[工学-土木工程] 0701[理学-数学] 

基　　金：国家自然科学基金(52178270 52192664 51878044) 

主　　题：观测信息 结构可靠度 Bayesian理论 子集模拟 马尔可夫链蒙特卡洛方法 

摘      要：文章着重研究结构可靠度更新的子集模拟改进抽样算法。首先,阐述观测信息条件下结构可靠度更新的基本理论,构建事件概率计算的通用子集模拟方法实现结构可靠度更新;进一步提出适用于子集模拟条件样本生成的自适应延迟拒绝MMH(Modified Metropolis-Hastings)算法,采用正态分布作为建议分布,以当前时刻样本作为建议分布的均值,以全部马尔可夫链生成的条件样本估计建议分布的标准差,使建议分布的标准差与目标分布标准差较为接近,达到提高备选样本接受率、减少样本序列重复样本的目的;最后通过刚架和导管架海洋平台结构体系可靠度更新计算实例验证子集模拟自适应延迟拒绝MMH算法的适用性。研究表明:等式观测信息事件域边界的对数变换可以调节中间事件域范围,提高数值计算稳定性,满足中间事件全部条件样本估计的似然函数最大值可用于计算等式观测信息事件的概率;自适应延迟拒绝MMH算法根据全部马尔可夫链生成的条件样本实现建议分布标准差的动态调节,能够提高子集模拟失效概率更新的精度并降低其变异性。