研究结构的寿命和可靠性,对于提升重大装备的性能稳定性和产品竞争力具有重要意义和关键作用,近年来也越来越受到重视。然而研究人员对可靠性理论的认知、探究、拓展、以及实际运用,大多皆基于传统的时不变可靠性模型,该模型通常不考虑强度刚度的退化和动态载荷等时变因素,因而基于该模型计算出的结构可靠度是一个固定的数值。而由于在实际工程问题中,结构受材料性质、所处工况条件、所受时变载荷以及其他不确定性因素,结构可靠度往往会随时间的增加而逐渐衰退,不再是静态力学模型下的恒定数值。所以,为保证结构在整个服役期间内的安全性能,建立更近似结构实际工况的时变力学模型,对进行时变可靠性分析是非常重要的。本文对结构的时变可靠性分析方法展开了系统的研究并完成了以下工作:(1)为提高对结构时变可靠度计算的高效性,研究了基于稀疏网格数值积分的计算方法,该方法能高效地计算工程结构的时变可靠度。首先,该方法通过扩展最优线性估计(Expansion optimal linear estimation,EOLE)方法,将时变极限状态函数的输入随机过程展开成独立随机变量的线性叠加。其次,通过稀疏网格数值积分(Sparse grid numerical integration,SGNI)法获得时变功能函数极小值分布的前四阶矩,其中运用了高效全局优化(Efficient global optimization,EGO)算法来搜索积分节点所对应时变功能函数的关于时间的极小值。最后,在所获得的前四阶矩的基础上,利用鞍点逼近法(Saddlepoint approximation,SPA)计算得出结构的时变可靠度。该方法将稀疏网格数值积分法和高效全局最优化方法相结合,大大地提高了对结构时变可靠度的计算效率。(2)为了实现对结构在整个使用期内的时变可靠性研究,本文提出将混沌多项式展开(Polynomial chaos expansion,PCE)和时域离散的方法相结合,研究了一种基于时变混沌多项式展开(t-PCE)的时变可靠性分析方法。该方法首先运用t-PCE对结构的时变功能函数进行拟合,建立与标准正态变量和时间变量相关的随机响应面模型;再对时域进行离散化,采用蒙特卡洛模拟(Monte carlo simulation,MCS)方法对标准正态变量进行采样,进而高效而准确地获得结构在整个服役期内任意时间段任意失效阀值的失效概率,从而更好的实现对实际工程的指导意义。