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AI智能算法的装备结构可靠性分析与优化

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第一部分
基础理论与仿真建模
核心要点:
(1) 结构疲劳可靠性理论基础
(2) 结构参数化仿真与优化建模方法
(3) 基于机器学习的智能代理建模理论基础
关键理论:
1.1. 结构可靠性分析基础(FORM,SORM,蒙特卡洛模拟等)
1.2. 疲劳寿命预测理论与概率寿命模型(S-N曲线等)
1.3. 优化理论基础(结构参数优化:单目标、多目标问题)
1.4. 机器学习基础(智能代理建模:Kriging、SVM等)
实践1:仿真环境搭建与自动化流程
◇ Case 1:(ANSYS)参数优化方法仿真案例
◇ Case 2:基于Python或MATLAB的优化问题建模与求解
◇ Case 3:机器学习领域的经典代理模型构建与预测分析
◇ Case 4:结构可靠性的小规模DOPs抽样与代理模型建模
第二部分
高精度代理模型与不确定性量化
核心要点:
(1) 联合代理建模技术(两种及以上模型混合建模方法)
(2) 不确定性量化与结构可靠性评估
智能代理模型优化与不确定性分析
1.1. 高级代理模型构建技术(向量代理模型、集成模型)
1.2. 基于智能优化算法的代理建模理论(GA、PSO算法等)
1.3. 参数不确定性量化与灵敏性分析(Gamma、t分布模型等)
1.4. 基于代理模型的概率预测与可靠性评估(R、Pf、灵敏性等)
实践2:高精度代理模型构建与寿命预测
◇ Case 1:ANSYS- Python的多输出响应的联合代理建模方法
◇ Case 2:基于智能优化算法的性能函数代理建模方法(理论边界LHS)
◇ Case 3:结构可靠性问题中不确定参数概率建模与灵敏性分析(传动系统不确定参数概率建模与分析)
◇ Case 4:一种航空高压涡轮叶片的径向间隙可靠性评估案例分析
第三部分
智能优化与可靠性设计工程应用
核心要点:
(1) 疲劳可靠性评估与P-S-N曲线概率建模
(2) 基于失效贡献分析的维修决策与检查间隔优化
(3) 可靠性约束下的结构优化设计与多目标权衡
1. 智能优化算法与可靠性设计工程应用
1.1. 疲劳可靠性分析:P-S-N曲线概率模型(对数正态分布、威布尔分布)
1.2. 失效模式识别与贡献度分析(FMEA,失效概率占比计算)
1.3. 基于可靠性的检查/维修间隔优化(Risk-based Inspection, RBI)
1.4. 可靠性约束下的结构轻量化设计(RBDO框架:解耦法等)
1.5. 多目标权衡优化:性能-可靠性-成本的Pareto前沿(NSGA-II算法)
实践3:智能优化算法实现与可靠性设计工程应用案例
◇ Case 1:疲劳可靠性评估与P-S-N曲线拟合(高周疲劳试验数据处理,概率寿命预测)
◇ Case 2:失效模式贡献度分析(多失效模式结构的系统可靠性)
◇ Case 3:基于可靠性的零部件检查间隔制定(航空结构的维修策略)
◇ Case 4:多目标优化可靠性约束下的航空结构优化设计案例分析
第四部分
可靠性主动抽样方法拓展应用
核心要点:
(1) 主动学习与自适应抽样策略(减少仿真调用次数)
(2) 小失效概率高效计算方法(重要性抽样、子集模拟)
1. 主动抽样与高效可靠性分析
1.1. 主动学习准则设计(U函数、EFF函数等Learning Function)
1.2. 自适应克里金法(AK-MCS):主动学习+蒙特卡洛模拟
1.3. 重要性抽样(Importance Sampling):最优抽样密度函数设计
1.4. 子集模拟(Subset Simulation):稀有事件与极小失效概率计算
1.5. 先进主动抽样可靠性评估方法分享(扩展内容)
实践4:主动抽样算法开发与可靠性分析
◇ Case 1:AK-MCS算法完整实现(高维小失效概率问题,Pf≈10-4,样本量减少90%)
◇ Case 2:重要性抽样与子集模拟方法实现(小概率Pf<10-5问题)
◇ Case 3:基于主动抽样方法的航空发动机叶片高周疲劳可靠性分析
部分案例图展示


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