由最高密度区域推导环境轮廓

环境轮廓是概率工程设计中的一种既定方法，尤其在海洋工程中。这些轮廓帮助工程师选取适用于结构设计的合理环境状态。定义一条环境轮廓意味着在变量空间中围出对应于某一返回期的区域。然而，对于给定返回期，存在多种定义与计算环境轮廓的方法。本文分析了既有方法，并提出了一种称为最高密度轮廓（HDC）的新概念。我们将该环境轮廓定义为包围给定概率密度的最高密度区域（HDR）。在所有具有同等包含概率的区域中，该区域在变量空间中占据的体积最小，这有利于工程设计。我们通过数值网格将原始变量空间离散为有限数量的网格单元来进行计算。每个单元的概率被估计并用于数值积分。所提方法可应用于任意维数，即联合概率模型中不同变量的个数。为将最高密度轮廓法置于上下文中，我们将其与既有的逆一阶可靠性方法（IFORM）进行比较，表明对于常见概率分布，两种方法产生形状相似的轮廓。然而，在多峰概率分布中，IFORM 会导致难以解释的轮廓，而本文方法仍能生成明确定义的轮廓。