可靠性科学与工程学报

主编：孙昌璞
ISSN：3050-2454
主管单位：中国工程物理研究院
主办单位：中物院总体工程研究所
电子科技大学
湖南大学
北京强度环境研究所
出版周期：季刊
邮箱：office@jrse.net

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可靠性科学与工程学报

ISSN：3050-2454 主办单位：中国工程物理研究院总体工程研究所、电子科技大学、湖南大学、北京强度环境研究所出版周期：季刊 期刊基本信息

最新刊期：2025年第4期

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Papers
一种确保无偏失效概率估计的代理模型加速子集模拟

Yuanzhuo Ma, Chuang Li, Binbin Li

DOI：10.1088/3050-2454/ae202a

摘要：代理模型可有效加速失效概率的估计过程，但当代理模型未能准确刻画真实失效面时，往往会引入估计偏差，这在高维度和/或强非线性的实际工程问题中尤为常见。借鉴马尔可夫链蒙特卡罗（MCMC）方法中的延迟接受（delayed acceptance，DA）思想，本文提出了一种将子集模拟（subset simulation，SuS）与代理模型相结合的新策略，称为 DA-SuS 方法。该方法将 MCMC 中的接受过程分解为三个阶段，其中候选样本首先由代理模型进行判别；若在该阶段被拒绝，则不再进入后续计算。该延迟接受机制不会破坏 MCMC 的详细平衡条件，即无论代理模型精度如何，其平稳分布始终保持为目标分布，从而保证了 MCMC 估计量的渐近无偏性。尽管该策略在一定程度上会降低统计效率，但由于仅对具有较高失效域概率的候选样本调用真实模型进行评估，从而显著减少了计算开销，整体计算效率得到提升。进一步地，本文引入了三种改进策略，包括 Kriging 代理模型的自适应训练、基于误判误差引导的接受准则以及链级更新方案。通过三个基准算例对 DA-SuS 算法的性能进行了验证，并与传统 SuS 及其结合代理模型的改进方法进行了对比。结果表明，所提出的 DA-SuS 方法即使在高维和强非线性问题中，仍能够实现失效概率的无偏估计，但其统计效率和计算效率在一定程度上依赖于代理模型的质量。
关键词：子集模拟;代理模型;无偏性;延迟接受;Kriging

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更新时间：2026-02-13
Papers
五轴数控机床双转台的拓扑与可靠性设计优化

Dongheng Li, Mingfei Ma, Xianzhen Huang, Yuping Wang, Zhiyuan Lu, Peilong Li

DOI：10.1088/3050-2454/ae179a

摘要：本文提出了一种面向五轴数控机床双转台的设计优化方案。在结构初步设计阶段，引入拓扑优化方法，以消除由经验知识等主观因素对结构构型带来的限制。在考虑随机不确定性的情况下，对经拓扑优化后的结构进一步实施基于可靠性的设计优化。可靠性指标通过蒙特卡罗模拟（MCS）计算获得，而最优结构解则借助结合自适应 Kriging 的鲸鱼优化算法，在 MCS 框架下进行迭代求解。最后，通过算例分析对优化方案的有效性进行了验证。
关键词：五轴数控机床;拓扑优化;基于可靠性的设计优化;Kriging

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更新时间：2026-02-13
Papers
基于度量学习的两阶段不平衡水注泵故障诊断模型

Zhiwen Yao, Xiwen Cui, Nagi Gebraeel, Tangbin Xia, Lifeng Xi

DOI：10.1088/3050-2454/ae227a

摘要：针对柱塞式注水泵故障诊断中数据严重不平衡及特征提取困难的问题，本文提出了一种融合度量学习与采样自适应机制的故障诊断算法。首先，构建了一种基于拉普拉斯小波卷积与多尺度注意力机制的特征提取器，用于捕获关键故障特征并自适应地分配特征权重。其次，引入由双中心损失驱动的度量学习模块，在高维嵌入空间中同时施加类间与类内距离约束，以促进同类故障样本的聚类，从而提升故障识别能力。最后，采用类别均衡的批次采样机制对模型进行自适应强化，克服数据不平衡带来的性能限制，并进一步提高整体诊断精度。在真实的不平衡注水泵数据集上的验证结果表明，所提出的方法实现了 97.11% 的诊断准确率。
关键词：不平衡故障诊断;拉普拉斯小波变换;度量学习;双中心损失

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更新时间：2026-02-13