• شماره ركورد
    34595
  • پديد آورنده

    فاطمه ضياءمنش

  • عنوان
    توسعه يك روش يادگيري فعال مبتني بر مدل جايگزين براي تحليل قابليت اعتماد سازه‌ها
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران- سازه
  • سال تحصيل
    1402
  • تاريخ دفاع
    1404/7/20
  • استاد راهنما
    علي كاوه
  • استاد مشاور
    /
  • دانشكده
    دانشكده مهندسي عمران
  • چكيده
    تحليل قابليت اعتماد براي برآورد احتمال خرابي اعضا يا سيستم‌هاي داراي عدم قطعيت و بر پايه معيارهاي عملكردي از پيش تعيين‌شده انجام مي‌شود. اين احتمال، ابزار اصلي در طراحي احتمالاتي و به‌ويژه در بهينه‌سازي مبتني بر قابليت اعتماد (RBDO) است. چالش اصلي، محاسبه انتگرال چندمتغيره تابع چگالي احتمال در ناحيه خرابي است؛ از اين‌رو روش‌هاي تحليلي و عددي متعددي پيشنهاد شده‌اند. اخيراً استفاده از مدل‌هاي جايگزين مبتني بر يادگيري ماشين براي برقراري توازن ميان دقت و كارايي محاسبات مورد توجه قرار گرفته است. اين مدل‌ها با تقريب مرز خرابي و ايمني و به‌كارگيري روش‌هاي كلاسيك قابليت اعتماد، احتمال خرابي را برآورد مي‌كنند. يادگيري فعال، نوعي نمونه‌برداري تطبيقي است كه با به‌روزرساني تدريجي داده‌هاي آموزشي، دقت پيش‌بيني را افزايش مي‌دهد و نسبت به روش‌هاي غيرتطبيقي، هزينه و زمان كمتري دارد. در صورت عدم همگرايي، نمونه‌هاي جديد از ميان داده‌هاي بدون ‌برچسب انتخاب و تا رسيدن به همگرايي، به مجموعه آموزشي افزوده مي‌شوند و در نهايت احتمال خرابي و شاخص ايمني گزارش مي‌گردد. بااين‌حال، افزودن يك نمونه در هر تكرار ممكن است زمان‌بر باشد. نمونه‌برداري تطبيقي موازي همگرايي را تسريع مي‌كند، اما انتخاب همزمان چند نمونه مي‌تواند كارايي مدل را كاهش دهد؛ زيرا اغلب تعداد نمونه‌ها در تمام مراحل ثابت نگه داشته مي‌شود حتي زماني كه نتايج تقريباً همگرا شده است. در اين پژوهش، ضمن تبيين چارچوب يادگيري فعال، يك رويكرد پويا براي نمونه‌برداري تطبيقي مبتني بر مدل جايگزين كريجينگ و نمونه‌برداري بااهميت چندحلقه‌اي پيشنهاد مي‌شود كه تعداد نمونه‌هاي جديد را به‌طور خودكار برحسب دقت مدل تنظيم كرده و چند معيار انتخاب را به‌طور همزمان در نظر مي‌گيرد. نتايج مثال‌هاي عددي شامل مسائل با احتمال خرابي بسيار كوچك و ابعاد بالا نشان مي‌دهد كه روش پيشنهادي با حفظ دقت مناسب، تعداد تكرارها و فراخواني‌هاي تابع را به‌طور چشمگيري كاهش مي‌دهد. به بيان ديگر، از نظر دقت، سرعت همگرايي و كارايي محاسباتي، رويكرد ارائه‌شده با روش‌هاي سنتي و پيشرفته قابل رقابت بوده و تحليل چهار مثال مرجع اين موضوع را تأييد و تصديق مي‌كند.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1404/12/09
  • عنوان به انگليسي
    Development of a surrogate model based active learning method for structural reliability analysis
  • تاريخ بهره برداري
    10/12/2026 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    فاطمه ضياءمنش

  • چكيده به لاتين
    Reliability analysis is perfo‎rmed to estimate the probability of failure of uncertain components o‎r systems based on predetermined perfo‎rmance criteria. This probability is the main tool in probabilistic design, especially in reliability-based optimization (RBDO). The main challenge is to calculate the multivariate integral of the probability density function in the failure region; therefo‎re, several analytical an‎d numerical methods have been proposed. Recently, the use of surrogate models based on machine learning has been considered to make a trade-off between accuracy an‎d computational efficiency. These models estimate the probability of failure by approximating the failure an‎d safety boundary an‎d implementation of classical reliability methods. Active learning is a type of adaptive sampling that increases the prediction accuracy by gradually updating the training data an‎d is less expensive an‎d time-consuming than non-adaptive methods. In case of non-convergence, new samples are selec‎ted from the unlabeled data an‎d added to the training set until convergence is achieved, an‎d finally the failure probability an‎d safety index are repo‎rted. However, adding one sample per iteration can be time-consuming. Parallel adaptive sampling accelerates convergence, but selec‎ting multiple samples simultaneously can reduce the efficiency of the model, because the number of samples is often kept constant at all stages even when the results are almost converged. In this study, while explaining the active learning framewo‎rk, a dynamic approach fo‎r adaptive sampling based on the Kriging an‎d multi-ring-based impo‎rtance sampling is proposed, which automatically adjusts the number of new samples acco‎rding to the accuracy of the model an‎d considers multiple selec‎tion criteria simultaneously. The results of numerical examples involving problems with small failure probability an‎d high dimensions show that the proposed method significantly reduces the number of iterations an‎d function calls while maintaining appropriate accuracy. In other wo‎rds, in terms of accuracy, convergence speed an‎d computational efficiency, the proposed approach is competitive with traditional an‎d advanced methods, an‎d the analysis of four reference examples confirms an‎d confirms this.
  • كليدواژه هاي فارسي
    تحليل قابليت اعتماد
  • كليدواژه هاي لاتين
    Reliability analysis
  • Author
    Fateme Ziyamanesh
  • SuperVisor
    Dr. Kaveh