高置信水平结构逆可靠度分析与优化方法研究进展

不确定性客观存在于工程结构生产制造以及服役等各环节之中并对结构的承载性能影响显著. 特别是对于服役条件苛刻的航空航天承载装备, 在设计阶段考虑多源不确定性的影响对于结构安全至关重要. 在众多不确定性分析方法中, 逆可靠度分析方法在效率和稳健性方面具有一定优势. 为此, 国内外学者在高置信水平结构逆可靠度分析与优化方法方面开展了大量研究并取得了长足进步, 包括自适应迭代控制算法、先进可靠度优化策略与非充分样本下的高置信水平设计方法等. 本文首先对国内外逆可靠度分析与优化方法取得的进展进行了系统梳理与总结, 特别是逆可靠度分析方法的发展历程以及面临的挑战问题, 主要包括强非线性功能函数、多设计点以及低失效概率问题. 进一步, 针对长期困扰可靠度方法实际应用的小样本问题, 重点从结构高置信水平可靠度分析与优化理论角度开展系统介绍, 详细论述了小样本诱发的认知不确定性到可靠度置信水平的传播链条. 最后, 基于现有成果和国家重大前沿需求, 重点围绕航天装备可重复使用需求对结构可靠度未来研究方向进行了思考与展望, 期望相关研究成果能够进一步助力我国航空航天结构实现高可靠性与极致轻量化设计.