近日，计算力学顶级期刊《Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering》（简称CMAME，中科院一区TOP，IF：6.9）在线发表了题为Vectorial surrogate modeling method based on moving Kriging model for system reliability analysis的研究成果。硕士研究生李振澳为论文第一作者，论文通讯作者为董晓威教授。
论文指出，在复杂工程系统中，机械结构通常面临多种失效模式的共同作用，尤其在高负载、高温度和多工况耦合的严苛环境下。多失效模式之间可能存在显著的相互影响，导致整体系统的失效概率显著增加。传统的单失效模式分析方法由于未考虑失效模式间的耦合作用，往往导致可靠性评估结果精度不佳。因此，如何实现多重失效模式的协同分析，准确评估机械结构的系统可靠性，成为工程领域的研究热点之一。
为了有效地进行机械结构系统的可靠性分析，本研究创新性地将一种矢量建模理念引入到代理模型，实现了多个性能函数的同步构建，多个输出响应的同步获取，一定程度上降低了可靠性建模与分析的消耗。在此基础上为了进一步提升模型的拟合精度，采用移动最小二乘方法的局部紧支撑域概念，选择区域内的有效样本并对其赋予相应权重，剔除区域外对模型精度贡献不佳的样本。
图1 矢量代理建模理念
图2 局部紧支撑域选取有效样本原理
本研究提出了一种基于移动Kriging模型的矢量代理建模方法，并通过一个数值算例（多响应非线性函数近似与概率分析）和一个工程算例（三重失效模式下的航发高压涡轮叶盘可靠性分析）验证了所提方法的可行性。本研究可以为工程中多重失效模式下的系统可靠性分析提供理论支撑。该研究得到了黑龙江省博士后专项基金（LBH-Z20203）支持。
文/赵铁丰 图/李振澳
