Enhanced sequential approximate programming using second order reliability method for accurate and efficient structural reliability-based design optimization

Zeng Meng; Huanlin Zhou; Hao Hu; Behrooz Keshtegar

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Enhanced sequential approximate programming using second order reliability method for accurate and efficient structural reliability-based design optimization

机译：使用二阶可靠性方法的增强型顺序近似编程，可实现基于结构可靠性的准确，高效的设计优化

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Second-order reliability method (SORM) can provide sufficient accuracy for evaluating the probabilistic constraints in reliability-based design optimization (RBDO). However, the application of SORM in RBDO significantly increases the computational burden, as it is necessary to calculate the second-order sensitivities of the performance function. In order to achieve equal efficiency to that of the first-order reliability method-based RBDO approach, enhanced sequential approximate programming (ESAP) is proposed by implementing the SORM-based RBDO method. Based on the diagonal quadratic approximation method, the Hessian matrix is calculated without generating additional computational costs for providing the design sensitivity analysis of probabilistic constraints within the same iterations. Furthermore, ESAP is applied to the reliability-based topology optimization domain, and five numerical benchmark RBDO problems with two complex engineering examples are studied. The proposed ESAP is compared with other RBDO methods, including the reliability index approach, performance measure approach, sequential optimization and reliability assessment method, and SAP, and the results demonstrate the superiority of the proposed ESAP.

机译：二阶可靠性方法（SORM）可以为评估基于可靠性的设计优化（RBDO）中的概率约束提供足够的准确性。但是，SORM在RBDO中的应用显着增加了计算负担，因为有必要计算性能函数的二阶灵敏度。为了达到与基于一阶可靠性方法的RBDO方法相同的效率，通过实现基于SORM的RBDO方法，提出了增强的顺序近似编程（ESAP）。基于对角线二次逼近法，可以在不产生额外计算成本的情况下计算Hessian矩阵，以提供相同迭代中概率约束的设计敏感性分析。此外，将ESAP应用于基于可靠性的拓扑优化领域，并研究了具有两个复杂工程实例的五个数值基准RBDO问题。将提出的ESAP与其他RBDO方法进行比较，包括可靠性指标方法，性能度量方法，顺序优化和可靠性评估方法以及SAP，结果证明了该ESAP的优越性。

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来源
《Applied Mathematical Modelling》 |2018年第10期|562-579|共18页
作者
Zeng Meng; Huanlin Zhou; Hao Hu; Behrooz Keshtegar;
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作者单位

School of Civil Engineering, Hefei University of Technology;

School of Civil Engineering, Hefei University of Technology;

College of Civil Engineering, Yancheng Institute of Technology;

Department of Civil Engineering, Faculty of Engineering, University of Zabol;

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收录信息美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);
原文格式 PDF
正文语种 eng
中图分类
关键词
Reliability-based design optimization; Second-order reliability method; Diagonal quadratic approximation; Enhanced sequential approximate programming;

机译：基于可靠性的设计优化;二阶可靠性方法;对角二次逼近;增强的顺序逼近编程;

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