一种结构可靠性分析方法、装置、设备及存储介质

1.本发明涉及数据处理技术领域，尤其是一种结构可靠性分析方法、装置、设备及存储介质。


背景技术：

2.土木工程、机械电子和航空航天等领域结构或产品可靠性分析合理考虑了工程中存在的不确定性参数，为广大工程技术人员广泛接受，是工程结构或产品设计理论发展的一个重要手段。随机结构或产品可靠性主要分析源于荷载、材料性质以及结构或产品制造过程的客观因素对其产生的影响，对工程实践的安全评定，结构或产品的安全运营以及改进其中重要的影响因素，提高安全储备具有重要意义。
3.土木工程、机械电子和航空航天等领域大型复杂结构或产品表征结构正常工作能力或临界安全的功能函数往往是高度非线性的，这种情况下对结构或产品进行可靠性分析无论是常见一般的一次二阶矩法还是蒙特卡罗方法都显得比较困难或效率不高，要么产生周期震荡或混沌的不收敛现象，要么计算非常耗费计算时间，尤其是面对拥有强非线性/超强非线性性能函数的结构和产品时，传统的一次二阶矩法很难达到工程实践可靠性分析的精度和效率要求。
4.一次二阶矩法作为最早发展起来的可靠性分析方法，为其他可靠性分析方法奠定了基础，其计算过程简单且能满足较高的精度要求，在土木工程、机械电子和航空航天等领域结构或产品可靠性分析过程中广泛采用。相对于蒙特卡罗仿真方法，避免了大量的结构响应分析，同时又能保证很好的可靠性分析精度，大大提高了可靠性分析的效率，在工程实践中得到越来越广泛的重视和应用。
5.传统的一阶可靠性分析方法例如基于混沌控制的dstm方法以及控制步长的fslm、fal等一阶可靠性分析方法，在一定程度上提升了经典hl-rf方法的鲁棒性，但如同hl-rf方法一样，在面对非线性程度较高的问题时，也在不同程度上出现周期震荡现象或陷入混沌，进而导致用于土木工程、机械电子和航空航天等领域大型复杂结构或产品可靠性分析时结果稳定性差，计算精度不理想。
6.共轭梯度法作为一类计算简单且效果出众的数值分析方法，相对于传统的最速下降法，收敛速度更快且不需要计算海塞矩阵，在选取合适的目标函数的前提下，理论上可以在很大程度上提升一次二阶矩法的计算效率，再结合bb步长在迭代过程中鲁棒性好、计算效率高的优良性能，能在很大程度上拓展传统一次二阶矩法在高度非线性问题上的适用范围，在土木工程、机械电子和航空航天等领域结构或产品可靠性分析领域有着很好的工程应用前景。
7.因此，选择计算简单、鲁棒性好的共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法用于结构的高效、高精度可靠性分析，对于结构可靠性分析领域采用一次二阶矩法进行结构可靠性分析方面具有重要意义。


技术实现要素：

8.有鉴于此，本发明实施例提供一种鲁棒性高且效率高的结构可靠性分析方法、装置、设备及存储介质。
9.本发明的一方面提供了一种结构可靠性分析方法，包括：
10.获取待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数；
11.根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长；
12.根据所述梯度值和所述初始迭代步长更新所述功能函数的值；
13.当所述功能函数的值满足阈值条件，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点；
14.根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长；
15.根据所述起点、所述搜索方向和所述迭代步长进行迭代，确定目标坐标点；
16.根据所述目标坐标点，通过求解原始空间下的最大可能失效点，计算得到结构失效概率。
17.可选地，所述方法还包括：
18.在共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法中进行非单调线搜索，将步长大小调整至目标范围。
19.可选地，所述根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长，包括：
20.取均值点作为迭代起点；
21.根据所述迭代起点，采用带衰减步长的最速下降法确定所述初始迭代步长。
22.可选地，所述初始迭代步长的下降方向的计算公式为：
[0023][0024]
所述初始迭代步长的衰减步长的计算公式为：
[0025][0026]
其中，代表搜索方向；代表极限状态方程的梯度；代表梯度的euclidean范数；代表步长；ρ代表调整步长大小的参数；k代表迭代计数器；i代表算法的第一阶段。
[0027]
可选地，所述目标函数的表达式为：
[0028][0029]
其中，f(z)代表目标函数；z代表标准正态空间下的迭代点；代表极限状态方程的梯度；代表的转置；c代表一个大于等于10的正数；
[0030]
所述目标函数的梯度的计算公式为：
[0031]dk
＝z
k+1-zk[0032]
其中，dk代表第k步目标函数的下降方向；z
k+1
代表第k+1步的设计验算点；zk代表第k步的设计验算点。
[0033]
可选地，所述根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长这一步骤中，
[0034]
采用基于armijo准则的非单调线搜索方法对所述搜索方向和所述迭代步长进行控制。
[0035]
本发明实施例的另一方面还提供了一种结构可靠性分析装置，包括：
[0036]
第一模块，用于获取待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数；
[0037]
第二模块，用于根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长；
[0038]
第三模块，用于根据所述梯度值和所述初始迭代步长更新所述功能函数的值；
[0039]
第四模块，用于当所述功能函数的值满足阈值条件，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点；
[0040]
第五模块，用于根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长；
[0041]
第六模块，用于根据所述起点、所述搜索方向和所述迭代步长进行迭代，确定目标坐标点；
[0042]
第七模块，用于根据所述目标坐标点，通过求解原始空间下的最大可能失效点，计算得到结构失效概率。
[0043]
本发明实施例的另一方面还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
[0044]
所述存储器用于存储程序；
[0045]
所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
[0046]
本发明实施例的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
[0047]
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。
[0048]
本发明的实施例获取待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数；根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长；根据所述梯度值和所述初始迭代步长更新所述功能函数的值；当所述功能函数的值满足阈值条件，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点；根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长；根据所述起点、所述搜索方向和所述迭代步长进行迭代，确定目标坐标点；根据所述目标坐标点，通过求解原始空间下的最大可能失效点，计算得到结构失效概率。本发明的鲁棒性高且效率高。
附图说明
[0049]
为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0050]
图1为本发明实施例提供的整体步骤流程图；
[0051]
图2为三跨度横梁结构示意图。
具体实施方式
[0052]
为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0053]
针对现有技术存在的问题，本发明提供一种共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法，该分析方法普适性强，能适用于各类非线性功能函数的结构可靠性分析，分别引入非负价值函数作为目标函数以及共轭梯度法与barzilai-borwein步长用于增强一次二阶矩法的鲁棒性和效率，再结合基于armijo准则的非单调线搜索技术以保证该算法的全局收敛性，是现有一阶结构可靠性分析方法的扩展。
[0054]
具体地，本发明提供了一种结构可靠性分析方法，包括：
[0055]
获取待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数；
[0056]
根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长；
[0057]
根据所述梯度值和所述初始迭代步长更新所述功能函数的值；
[0058]
当所述功能函数的值满足阈值条件，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点；
[0059]
根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长；
[0060]
根据所述起点、所述搜索方向和所述迭代步长进行迭代，确定目标坐标点；
[0061]
根据所述目标坐标点，通过求解原始空间下的最大可能失效点，计算得到结构失效概率。
[0062]
可选地，所述方法还包括：
[0063]
在共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法中进行非单调线搜索，将步长大小调整至目标范围。
[0064]
可选地，所述根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长，包括：
[0065]
取均值点作为迭代起点；
[0066]
根据所述迭代起点，采用带衰减步长的最速下降法确定所述初始迭代步长。
[0067]
可选地，所述初始迭代步长的下降方向的计算公式为：
[0068]
[0069]
所述初始迭代步长的衰减步长的计算公式为：
[0070][0071]
其中，代表搜索方向；代表极限状态方程的梯度；代表梯度的euclidean范数；代表步长；ρ代表调整步长大小的参数；k代表迭代计数器；i代表算法的第一阶段。
[0072]
可选地，所述目标函数的表达式为：
[0073][0074]
其中，f(z)代表目标函数；z代表标准正态空间下的迭代点；代表极限状态方程的梯度；代表的转置；c代表一个大于等于10的正数；
[0075]
所述目标函数的梯度的计算公式为：
[0076]dk
＝z
k+1-zk[0077]
其中，dk代表第k步目标函数的下降方向；z
k+1
代表第k+1步的设计验算点；zk代表第k步的设计验算点。
[0078]
可选地，所述根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长这一步骤中，
[0079]
采用基于armijo准则的非单调线搜索方法对所述搜索方向和所述迭代步长进行控制。
[0080]
本发明实施例的另一方面还提供了一种结构可靠性分析装置，包括：
[0081]
第一模块，用于获取待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数；
[0082]
第二模块，用于根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长；
[0083]
第三模块，用于根据所述梯度值和所述初始迭代步长更新所述功能函数的值；
[0084]
第四模块，用于当所述功能函数的值满足阈值条件，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点；
[0085]
第五模块，用于根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长；
[0086]
第六模块，用于根据所述起点、所述搜索方向和所述迭代步长进行迭代，确定目标坐标点；
[0087]
第七模块，用于根据所述目标坐标点，通过求解原始空间下的最大可能失效点，计算得到结构失效概率。
[0088]
本发明实施例的另一方面还提供了一种电子设备，包括处理器以及存储器；
[0089]
所述存储器用于存储程序；
[0090]
所述处理器执行所述程序实现如前面所述的方法。
[0091]
本发明实施例的另一方面还提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如前面所述的方法。
[0092]
本发明实施例还公开了一种计算机程序产品或计算机程序，该计算机程序产品或计算机程序包括计算机指令，该计算机指令存储在计算机可读存储介质中。计算机设备的处理器可以从计算机可读存储介质读取该计算机指令，处理器执行该计算机指令，使得该计算机设备执行前面的方法。
[0093]
下面结合说明书附图，对本发明的具体实现原理进行详细说明：
[0094]
图1是本实施例公开的一种共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法流程图，如图1所示，该可靠性分析方法包括以下步骤：
[0095]
s1、指定待分析领域的产品结构、待分析领域中反映结构或产品正常工作能力或安全工作临界状态的功能函数、随机变量特征参数，利用rosenblatt转化方法将所需的非正态随机变量转化到标准正态空间里。
[0096]
s2、计算目标函数的梯度值，选取负梯度方向作为下降方向，确定随迭代次数呈指数衰减的迭代步长，开始迭代。其中下降方向和衰减步长按下面表达式计算：
[0097][0098][0099]
其中，为极限状态方程的梯度，ρ取0.95，k为迭代计数器；
[0100]
s3、检查功能函数值g(z)是否小于0，若满足，则继续下一步，否则，返回s2继续迭代。
[0101]
s4、将上述最速下降法得到的终点作为共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点。
[0102]
s5、取非负价值函数作为目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长，所选取的目标函数为：
[0103][0104]
其中，c＝10，该目标函数的梯度按下面表达式计算：
[0105][0106]
与此同时，将bb步长引入所选取的经典fr共轭梯度法中，并与上述目标函数结合，得到以下迭代公式：
[0107][0108]
其中，搜索方向为
[0109][0110][0111]
步长大小按下面表达式计算：
[0112][0113]
s6、采取非单调线搜索技术保证该方法的全局收敛性，使算法满足下降条件并将步长大小调整至合理范围。具体采用基于armijo准则的非单调线搜索技术保证充分下降方向与适宜的步长大小，以保证该算法的全局收敛性，当目标函数不下降时，在非线性搜索阶段选用两点插值法来调整步长大小以满足充分下降条件。
[0114]
s7、检查第t步和第t-1步的坐标是否满足||z
k-z
k-1
||≤τ，若满足，则输出最大可能失效点与可靠指标，若不满足，返回s5继续迭代新的坐标点，其中τ是一个事先设置的取值为10-5
的正参数。
[0115]
s8、求解原始空间下的最大可能失效点，在所获得的可靠指标基础上计算结构失效概率。
[0116]
下面以一个包含高频噪音的应用实例对本发明进行进一步阐述，一种共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法包括以下步骤：
[0117]
s1、指定待分析结构，其结构功能函数为s1、指定待分析结构，其结构功能函数为所有变量之间相互独立且都服从对数正态分布，其中，x
1-x4的均值和标准差分别为120和12，x5对应的均值和标准差为50和15，x6的均值和标准差分别为40和12。随后利用rosenblatt转化方法将这些非正态随机变量转化到标准正态空间里。
[0118]
s2、计算目标函数的梯度值，选取负梯度方向作为下降方向，确定随迭代次数呈指数衰减的迭代步长，开始迭代。
[0119]
s3、检查功能函数值g(z)是否小于0，若满足，则继续下一步，否则，返回s2继续迭代。
[0120]
s4、将上述最速下降法得到的终点作为共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点。
[0121]
s5、取非负价值函数作为目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长。
[0122]
s6、采取非单调线搜索技术保证该方法的全局收敛性，使算法满足下降条件并将步长大小调整至合理范围。具体采用基于armijo准则的非单调线搜索技术保证充分下降方向与适宜的步长大小，以保证该算法的全局收敛性，当目标函数不下降时，在非线性搜索阶段选用两点插值法来调整步长大小以满足充分下降条件。
[0123]
s7、检查第t步和第t-1步的坐标是否满足||z
k-z
k-1
||≤τ，若满足，则输出最大可能失效点与可靠指标，若不满足，返回s5继续迭代新的坐标点，其中τ是一个事先设置的取值为10-5
的正参数。
[0124]
s8、求解原始空间下的最大可能失效点，在所获得的可靠指标基础上计算结构失效概率。
[0125]
本实施例中公开的可靠性分析方法与其它各方法计算的可靠指标及其对应的迭代次数对比见表1(hl-rf为经典的一阶可靠性分析方法、fslm是限定步长的一阶可靠性分析方法、dstm是基于混沌控制的一阶可靠性分析方法、fal是基于限定armijo搜索方向的一
阶可靠性方法，abb-cgm表示本发明公开的共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法)，从表1可以看出，采用本发明的一种共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法解决了hl-rf法和dstm法不能解决的高度非线性问题，与此同时在达到预定可靠度精度要求的同时，相比fslm法和fal法大幅度降低了迭代次数，因而有更好的鲁棒性与更高的效率。
[0126]
表1
[0127][0128]
需要说明的是，表1描述了实施例各种方法计算得到的可靠指标及迭代次数对比结果；由于该实施例属于高频噪音问题，细小的扰动即可对结果造成较大的偏差，即所得的可靠指标虽有差异但属于合理范围且都满足精度要求。
[0129]
本实施例再以一个三跨度横梁结构的应用实例对本发明进行进一步阐述。一种共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法包括以下步骤：
[0130]
s1、指定待分析结构，一个三跨度横梁结构(如图2所示)，其结构功能函数为其中，w,e,h,l对应该结构的均布载荷、弹性模量、横截面高度和梁的跨度，他们都服从正态分布且对应的均值和标准差分别为w：10和0.4；e：2
×
107和0.5
×
107、h：0.4和0.01、l：6和0.1，随后利用rosenblatt转化方法将这些非正态随机变量转化到标准正态空间里。
[0131]
s2、计算目标函数的梯度值，选取负梯度方向作为下降方向，确定随迭代次数呈指数衰减的迭代步长，开始迭代。
[0132]
s3、检查功能函数值g(z)是否小于0，若满足，则继续下一步，否则，返回s2继续迭代。
[0133]
s4、将上述最速下降法得到的终点作为共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点。
[0134]
s5、取非负价值函数作为目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长。
[0135]
s6、采取非单调线搜索技术保证该方法的全局收敛性，使算法满足下降条件并将步长大小调整至合理范围。具体采用基于armijo准则的非单调线搜索技术保证充分下降方向与适宜的步长大小，以保证该算法的全局收敛性，当目标函数不下降时，在非线性搜索阶段选用两点插值法来调整步长大小以满足充分下降条件。
[0136]
s7、检查第t步和第t-1步的坐标是否满足||z
k-z
k-1
||≤τ，若满足，则输出最大可能失效点与可靠指标，若不满足，返回s5继续迭代新的坐标点，其中τ是一个事先设置的取值为10-5
的正参数。
[0137]
s8、求解原始空间下的最大可能失效点，在所获得的可靠指标基础上计算结构失效概率。
[0138]
本实施例中公开的可靠性分析方法与其它各方法计算的可靠指标及其对应的迭代次数对比见表2所示，表2描述了本实施例中通过各种方法计算得到的可靠指标及迭代次数对比结果，(hl-rf为经典的一阶可靠性分析方法、fslm是限定步长的一阶可靠性分析方法、dstm是基于混沌控制的一阶可靠性分析方法、fal是基于限定armijo搜索方向的一阶可靠性方法，abb-cgm表示本发明公开的共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法)，从表2可以看出，采用本发明的一种共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法解决了hl-rf、dstm、fslm和fal方法不能解决的高度非线性结构问题，且精度高、速度快，因而有更好的鲁棒性与更高的效率。
[0139]
表2
[0140]
方法可靠指标迭代次数hl-rf60(失效)5dstm60(失效)146fslm60.002(失效)451947fal60.317(失效)59218abb-cgm3.0712723
[0141]
综上所述，本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
[0142]
(1)本发明首先使用一种带指数衰减步长的传统最速下降法以尽快到达极限状态面附近,为接下来的精确搜索做好准备，相对于其他方法拥有更好的起点。
[0143]
(2)本发明以非负价值函数为目标函数，充分发挥共轭梯度法的优良性能以保证较高的精度要求，并结合barzilai-borwein梯度法来更新迭代步长以提高算法的效率，适用于带有强非线性/超强非线性功能函数的复杂工程问题。
[0144]
(3)本发明将鲁棒性好、计算效率高的共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法用于可靠性分析，扩展了一次二阶矩方法在结构可靠性分析问题中的有效性和通用性，对可靠性分析领域有重要的意义。
[0145]
在一些可选择的实施例中，在方框图中提到的功能/操作可以不按照操作示图提到的顺序发生。例如，取决于所涉及的功能/操作，连续示出的两个方框实际上可以被大体上同时地执行或所述方框有时能以相反顺序被执行。此外，在本发明的流程图中所呈现和描述的实施例以示例的方式被提供，目的在于提供对技术更全面的理解。所公开的方法不限于本文所呈现的操作和逻辑流程。可选择的实施例是可预期的，其中各种操作的顺序被改变以及其中被描述为较大操作的一部分的子操作被独立地执行。
[0146]
此外，虽然在功能性模块的背景下描述了本发明，但应当理解的是，除非另有相反说明，所述的功能和/或特征中的一个或多个可以被集成在单个物理装置和/或软件模块中，或者一个或多个功能和/或特征可以在单独的物理装置或软件模块中被实现。还可以理解的是，有关每个模块的实际实现的详细讨论对于理解本发明是不必要的。更确切地说，考虑到在本文中公开的装置中各种功能模块的属性、功能和内部关系的情况下，在工程师的常规技术内将会了解该模块的实际实现。因此，本领域技术人员运用普通技术就能够在无需过度试验的情况下实现在权利要求书中所阐明的本发明。还可以理解的是，所公开的特
定概念仅仅是说明性的，并不意在限制本发明的范围，本发明的范围由所附权利要求书及其等同方案的全部范围来决定。
[0147]
所述功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(rom，read-onlymemory)、随机存取存储器(ram，random access memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
[0148]
在流程图中表示或在此以其他方式描述的逻辑和/或步骤，例如，可以被认为是用于实现逻辑功能的可执行指令的定序列表，可以具体实现在任何计算机可读介质中，以供指令执行系统、装置或设备(如基于计算机的系统、包括处理器的系统或其他可以从指令执行系统、装置或设备取指令并执行指令的系统)使用，或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用。就本说明书而言，“计算机可读介质”可以是任何可以包含、存储、通信、传播或传输程序以供指令执行系统、装置或设备或结合这些指令执行系统、装置或设备而使用的装置。
[0149]
计算机可读介质的更具体的示例(非穷尽性列表)包括以下：具有一个或多个布线的电连接部(电子装置)，便携式计算机盘盒(磁装置)，随机存取存储器(ram)，只读存储器(rom)，可擦除可编辑只读存储器(eprom或闪速存储器)，光纤装置，以及便携式光盘只读存储器(cdrom)。另外，计算机可读介质甚至可以是可在其上打印所述程序的纸或其他合适的介质，因为可以例如通过对纸或其他介质进行光学扫描，接着进行编辑、解译或必要时以其他合适方式进行处理来以电子方式获得所述程序，然后将其存储在计算机存储器中。
[0150]
应当理解，本发明的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行系统执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(pga)，现场可编程门阵列(fpga)等。
[0151]
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
[0152]
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。
[0153]
以上是对本发明的较佳实施进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本技术权利要求所限定的范围内。

技术特征：
1.一种结构可靠性分析方法，其特征在于，包括：获取待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数；根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长；根据所述梯度值和所述初始迭代步长更新所述功能函数的值；当所述功能函数的值满足阈值条件，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点；根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长；根据所述起点、所述搜索方向和所述迭代步长进行迭代，确定目标坐标点；根据所述目标坐标点，通过求解原始空间下的最大可能失效点，计算得到结构失效概率。2.根据权利要求1所述的一种结构可靠性分析方法，其特征在于，所述方法还包括：在共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法中进行非单调线搜索，将步长大小调整至目标范围。3.根据权利要求1所述的一种结构可靠性分析方法，其特征在于，所述根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长，包括：取均值点作为迭代起点；根据所述迭代起点，采用带衰减步长的最速下降法确定所述初始迭代步长。4.根据权利要求3所述的一种结构可靠性分析方法，其特征在于，所述初始迭代步长的下降方向的计算公式为：所述初始迭代步长的衰减步长的计算公式为：其中，代表搜索方向；代表极限状态方程的梯度；代表梯度的euclidean范数；代表步长；ρ代表调整步长大小的参数；k代表迭代计数器；i代表算法的第一阶段。5.根据权利要求4所述的一种结构可靠性分析方法，其特征在于，所述目标函数的表达式为：其中，f(z)代表目标函数；z代表标准正态空间下的迭代点；代表极限状态方程的梯度；代表的转置；c代表一个大于等于10的正数；所述目标函数的梯度的计算公式为：d
k
＝z
k+1-z
k
其中，d
k
代表第k步目标函数的下降方向；z
k+1
代表第k+1步的设计验算点；z
k
代表第k步的设计验算点。6.根据权利要求1所述的一种结构可靠性分析方法，其特征在于，所述根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长这一步骤中，采用基于armijo准则的非单调线搜索方法对所述搜索方向和所述迭代步长进行控制。7.一种结构可靠性分析装置，其特征在于，包括：第一模块，用于获取待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数；第二模块，用于根据所述待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长；第三模块，用于根据所述梯度值和所述初始迭代步长更新所述功能函数的值；第四模块，用于当所述功能函数的值满足阈值条件，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的起点；第五模块，用于根据所述目标函数，确定共轭barzilai-borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长；第六模块，用于根据所述起点、所述搜索方向和所述迭代步长进行迭代，确定目标坐标点；第七模块，用于根据所述目标坐标点，通过求解原始空间下的最大可能失效点，计算得到结构失效概率。8.一种电子设备，其特征在于，包括处理器以及存储器；所述存储器用于存储程序；所述处理器执行所述程序实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有程序，所述程序被处理器执行实现如权利要求1至6中任一项所述的方法。10.一种计算机程序产品，包括计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现权利要求1至6任意一项所述的方法。

技术总结
本发明公开了一种结构可靠性分析方法、装置、设备及存储介质，包括：获取待分析领域中对象的产品结构、功能函数以及随机变量特征参数，计算可靠性分析的目标函数的梯度值并确定初始迭代步长；根据梯度值和初始迭代步长更新功能函数的值；当功能函数的值满足阈值条件，确定共轭Barzilai-Borwein一阶可靠性分析方法的起点；根据目标函数，确定共轭Barzilai-Borwein一阶可靠性分析方法的搜索方向与迭代步长；根据起点、搜索方向和迭代步长进行迭代，确定目标坐标点；根据目标坐标点，通过求解原始空间下的最大可能失效点，计算得到结构失效概率。本发明的鲁棒性高且效率高，可广泛应用于数据处理技术领域。于数据处理技术领域。于数据处理技术领域。


技术研发人员：赵卫 汪小平
受保护的技术使用者：暨南大学
技术研发日：2021.11.15
技术公布日：2022/3/8