基于正态信息扩散原理的极值型工程参数概率分布推断方法

作     者：宫凤强 王天成 黄天朗 GONG Fengqiang;WANG Tiancheng;HUANG Tianlang

作者机构：中南大学资源与安全工程学院湖南长沙410083 东南大学土木工程学院江苏南京211189 

出 版 物：《中南大学学报（自然科学版）》 (Journal of Central South University:Science and Technology)

年 卷 期：2020年第51卷第6期

页      面：1692-1702页

核心收录：

学科分类：08[工学] 0806[工学-冶金工程] 080104[工学-工程力学] 0818[工学-地质资源与地质工程] 0815[工学-水利工程] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 0813[工学-建筑学] 0703[理学-化学] 0814[工学-土木工程] 0801[工学-力学（可授工学、理学学位）] 0702[理学-物理学] 

基　　金：国家自然科学基金资助项目(41102170) 中南大学中央高校基本科研业务费专项资金资助项目(2017zzts536)。 

主　　题：岩土工程 可靠度 极值型参数 最优概率分布 正态信息扩散 

摘      要：在工程可靠度分析中存在大量的极值型工程参数,为了获得这类参数的最优概率分布,提出基于正态信息扩散原理的极值型工程参数概率分布推断方法。在考虑偏度的3σ统计原理的截尾区间下,以年最大标准风压和内摩擦角样本为例,分别利用正态信息扩散分布和极值型分布拟合2组样本,并运用K-S方法进行假设检验。为了考察样本个数对2种分布在拟合精度方面的影响,利用Monte-Carlo方法生成母函数为极值型分布的8组模拟样本,样本个数分别为15,20,30,50,100,200,500和1 000,并采用K-S检验法对不同样本个数下推断得到的概率分布进行检验。结合正态信息扩散分布的拟合优势,将其应用于核管道工程最大腐蚀深度预测。研究结果表明:不论是实际工程样本还是模拟样本,正态信息扩散分布和极值型分布均通过K-S检验,其中正态信息扩散分布的检验值均低于极值型分布的检验值;随着样本个数增加,正态信息扩散分布表现出更好的收敛优势。正态信息扩散分布的累积概率在10-4误差量级上表现出等于1的效果,而极值型分布的累积概率在同样的误差量级上达不到1。算例结果表明:利用正态信息扩散分布作为核管道腐蚀深度的预测模型,能够更加精确地预测其最大腐蚀深度。