SMOTE增强PINN可靠性分析算法

失效域采样更密

通过动态候选集与失效域过采样，显著提升近失效区域的响应预测精度，减少有限元分析的计算量。

Xiaohang, Zhang · 李宁 · Yu, Guangquan · Billie F., Spencer

Reliability Engineering and System Safety 2026

参数信息

基准问题数量

5

技术优势

采样密度更高

SMOTE 在极限状态周围合成新样本，使失效域附近的点更密，从而更准确地捕捉关键区域的行为。

计算成本更低

自适应样本定期更新而非每个 epoch 更新，降低了采样频率，同时允许模型在更新间充分收敛。

无需大量有限元分析

该方法能准确估计失效概率，无需大量有限元分析，节省了计算资源和时间。

应用场景

• 结构可靠性分析：用代理模型快速估计失效概率，替代昂贵的蒙特卡洛仿真。
• 基于代理模型的工程设计：训练好的 PINN 可作为代理模型，用于设计优化中快速评估结构响应。
• 智能建造风险评估：在智能建造中利用 PINN 进行结构可靠性分析，降低风险评估的计算成本。
• 工业机器人可靠性：对机器人关键部件进行失效概率估计，避免大量有限元分析。