(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210762425.0 (22)申请日 2022.06.29 (71)申请人 中国工程物理研究院总体 工程研究 所 地址 621908 四川省绵阳市绵山路64 号 (72)发明人 何良莉　蒋华兵　谢朝阳　王正良　 黄舟　傅玲莉　彭忠明　余勇　 李劲松　车毕琴　杨云斌　 (74)专利代理 机构 北京天奇智新知识产权代理 有限公司 1 1340 专利代理师 叶明博 (51)Int.Cl. G06F 30/20(2020.01) G06Q 10/06(2012.01) G06F 119/02(2020.01) (54)发明名称 一种多失效模式下结构系统模式重要性测 度分析方法 (57)摘要 本发明涉及一种多失效模式下结构系统模 式重要性测度分析方法， 包括： 通过重新定义设 置部组件系统中模式的概率重要性测度、 贝叶斯 重要性测度、 关键重要性测度、 风险增加当量重 要性测度和风险减少当量重要性测度， 来从不同 的评估角度衡量结构系统中各失效模式对结构 系统可靠性的影 响程度； 通过基于Copu la函数方 法计算各模式的重要性测度指标； 或者通过SRGP 法对模式重要性测度进行高效求解； 或者通过 MRGP法对模式重要性测度进行高效求解。 本发明 从不同的评估角度， 全面、 系统地定义一系列模 式重要性测度指标， 并针对定义的模式重要性测 度指标， 提供了有效实现方法， 最终实现精确、 高 效地识别出结构系统中的重要模式和非重要模 式。 权利要求书3页 说明书13页 附图2页 CN 115099041 A 2022.09.23 CN 115099041 A 1.一种多失效模式下结构系统模式重要性测度分析方法， 其特征在于： 所述模式重要 性测度分析 方法包括： S1、 通过重新定义 设置部组件系统 中模式的概率重要性测度I(bm)i、 贝叶斯重要 性测度 I(bay)i、 关键重要性测度I(cm)i、 风险增加当量重要性测度I(raw)i和风险减少当量重要性 测度I(rrw)i， 来从不同的评估角度衡量结构系统中各失效模式对结构系统可靠性的影响 程度， i表示模式的个数； S2、 建立各模式重要性测度与Copula函数的内在关系， 通过基于Copula函数方法计算 各模式的重要性测度指标； 或者通过SRGP法对模式重要性测度进行高效求解； 或者通过 MRGP法对 模式重要性测度进行高效求 解。 2.根据权利要求1所述的一种多失效模式下结构系统模式重要性测度分析方法， 其特 征在于： 所述通过SRGP法对模式重要性测度进 行高效求解包括SRGP法基于每个失效模式均 建立对应的Kriging代理模型， 每个代理模型识别 出对应模式的失效边界进而构造出系统 失效边界， 最终实现对模式重要性测度的高效求解； 所述通过MRGP法对模式重要性测度进 行高效求解包括MRGP法基于各失效模式建立一个多输出的Kriging代理模型， 基于该多输 出Kriging代理模型识别 出所有模式构成的系统失效边界， 进而实现对模式重要性测度的 高效求解。 3.根据权利要求1所述的一种多失效模式下结构系统模式重要性测度分析方法， 其特 征在于： 所述概率重要性测度I(bm)i被定义为第i个模式Yi失效时结构系统S的失效概率与 Yi模式安全时系统的失效概率之差， 其衡量了第i个模式失效与否对系统失效概率的影响 程度， I(bm)i越大， 说明该失效模式对结构系统失效概率的影响越大； 所述贝叶斯重要性测 度I(bay)i用于识别出结构系统失效是由哪个失效模式主要引起的， 它衡量的是结构系统 失效时Yi模式的条件失效概率， Yi模式的条件失效概率越大， 说明对系统发生故障的影响越 大； 所述关键重要性测度I(cm)i用于考虑与概率重要性测度I(bm)i相同的物理意义， 以及考 虑失效模式和 结构系统各自的失效概率； 所述风险增加当量重要性测度I(raw)i用于衡量 模式Yi发生失效时， 结构系统失效风险变化当量的情况； 所述风险减少当量重要性测度I (rrw)i与风险增加当量重要性测度I(raw)i相对， 用于衡量模式Yi没有发生失效时， 结构系 统的失效风险减少当量。 4.根据权利要求3所述的一种多失效模式下结构系统模式重要性测度分析方法， 其特 征在于： 所述建立各模式重要性测度与Copula函数的内在关系包括： 设置随机变量X1和X2的联合分布函数为 在它们的边缘分布函数 和 连续时存在唯一的Copula函数满足 在 及v＝FS(s)， 第i个失效模式Yi和系统S之间的Copula函数为CUiV(ui,v)， 则 模式Yi对应的各重要性测度表示 为： 概率重要性测度 权　利　要　求　书 1/3 页 2 CN 115099041 A 2贝叶斯重要性测度 关键重要性测度 风险增加当量重要性测度 风险减少当量重要性测度 其中， v*＝FS(s＝0)为系统的失效概率， ui*＝FYi(yi＝0)为模式Yi的失效概率， CV|U代表 了条件Copula函数， S‑表示系统S的失效状态， Yi+和Yi‑分别表示模式Yi的安全状态和失效状 态。 5.根据权利要求4所述的一种多失效模式下结构系统模式重要性测度分析方法， 其特 征在于： 所述 通过基于 Copula函数 方法计算各模式的重要性测度指标包括： 根据m维输入变量X的联合概率密度函数fX(x)产生一组样本xj＝{xj1,xj2,...,xjm}(j＝ 1,2,...,N)， 并且计算得到l个失效模式的输出样本集 以及系统响应值sj(j＝1,2,...,N)本， N表示样本的 个数； 通过公式 和 计算得到模式Yi的分 布函数 以及系统响应值的分布函数v， 其中I( ·)为指示函数， 如果 或者S ≤sj， I(·)＝1； 否则I( ·)＝0； 根据公式 建立ui和v的经验Copula函数， 其中I (·)为指示函数， 如果 并且FS(s)≤v， I( ·)＝1； 否则I( ·)＝0； 计算系统失效概率v*＝FS(s＝0)与模式失效概率 并根据各模式的重 要性测度公式计算各模式的重要性测度。 6.根据权利要求1所述的一种多失效模式下结构系统模式重要性测度分析方法， 其特 征在于： 所述 通过MRGP法对 模式重要性测度进行高效求 解具体包括： A1、 根据输入变量X的联合概率密度函数产生MCS样本池S＝{x1,x2,...,xN}， 其中N为样 本池中样本点的个数； A2、 从样本池S中选择N0个初始输入样本点， 并带入到每一个失效模式的功能函数中获权　利　要　求　书 2/3 页 3 CN 115099041 A 3