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针对工程中常见的多变量、小失效概率的隐式非线性极限状态方程的可靠性分析问题，提出马尔可夫链样本模拟与线抽样相结合的高效数字模拟法。所提方法采用马尔可夫链快速得到失效域中的样本，并依据这些样本获取线抽样的重要方向，然后再采用线抽样技术在重要方向上进行抽样，进而得到失效概率的高效估计。与传统的有限差分法相比，基于马尔可夫链的重要方向获取方法具有结果准确和稳定的优点。将文中方法用于分析多级循环载荷作用下某发动机涡轮盘的低周疲劳寿命的可靠性，结果表明所提方法对于高维、小失效概率的可靠性分析是有效可行的。