An efficient reliability-based design optimization approach based on probability quantile estimation and structural constraint integration

doi:10.1016/j.cie.2026.112102

An efficient reliability-based design optimization approach based on probability quantile estimation and structural constraint integration

2026-05-05

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DOI：10.1016/j.cie.2026.112102

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为有效解决具有多个局部最优解、强非线性和昂贵黑箱评估的可靠性基设计优化（RBDO）问题，本研究提出了一种新颖的RBDO框架，通过分位数模型集成可靠性约束并引入贝叶斯优化算法。核心贡献在于引入基于分位数的约束期望改进（QCEI）准则，该准则同时考虑目标改进和可靠性满足。实践中，QCEI准则促进可靠性设计空间内的全局优化，而U函数用于增强随机空间中主动约束的模型精度。此外，混合停止准则确保识别潜在最优区域，随后应用局部优化细化解。最后，通过多个数值和工程算例验证所提方法的有效性。实验结果表明，所提准则比现有获取策略更适合具有多个局部最优解的RBDO问题，且相较于大多数当前先进方法表现出更优性能。

Keyword:

Reliability-based design optimization

Quantile estimation

Bayesian optimization

Expected improvement

Structural constraint integration

An efficient reliability-based design optimization approach based on probability quantile estimation and structural constraint integration

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