水下生产系统是一种海洋油气资源开发的新技术。脐带缆是传输水下生产系统所必须的电力、信号、液压以及化学介质等必不可少的重要组成装备。　　脐带缆在严峻的环境中安装和运行，承受着苛刻的荷载，其中最重要的破坏就是来自浮体运动和环境荷载引起的疲劳失效。而脐带缆的失效将导致水下生产系统灾难性的事故，以及严重的经济损失。由于脐带缆截面多层次螺旋缠绕及构件间相互摩擦的结构特征，考虑脐带缆关键构件的非线性应力分布对其疲劳寿命的影响是至关重要的。本文工作依托国家高技术发展项目（863项目）“水下生产系统脐带缆关键技术研究”，基于数值模拟技术和专业软件二次开发技术，对水下生产系统脐带缆的疲劳寿命分析以及设计开展了如下研究:　　1.水下生产系统脐带缆结构疲劳寿命分析基本理论和方法。系统总结了海洋工程结构抗疲劳设计的一般准则和方法，重点对基于名义应力法的有限寿命设计理论进行介绍;讨论了影响脐带缆结构疲劳寿命的主要因素，详细总结了海洋工程抗疲劳设计分析模型，并在此基础上总结了脐带缆抗疲劳设计流程。　　2.水下生产系统脐带缆关键构件非线性应力分析。建立无铠装钢管脐带缆的三维精细有限元模型，考虑构件间的挤压接触和滑动摩擦等非线性因素，分析不同工况下钢管单元的应力分布规律，为脐带缆动态疲劳分析提供了更为准确的应力分析方法。　　3.以我国南海某Spar平台为应用对象，区别传统工程设计中的线性应力分布假设，考虑关键构件的非线性应力分布，对脐带缆分析专业软件Orcaflex进行二次开发，重构了以拉弯载荷下钢管非线性应力为基础的脐带缆结构疲劳寿命分析流程和分析方法，给出了脐带缆结构疲劳寿命更为精确的分析结果。　　4.填充结构对脐带缆疲劳寿命的影响研究。建立脐带缆二维截面模型，分别考察了密实填充和框架式填充两种填充构型，定量分析了不同填充形式、不同填充材料对脐带缆结构疲劳寿命的影响。