如何在工程分析中进行考虑不确定性的损伤评估、结构安全性分析及剩余寿命的评定,具有重大意义。随机模型和模糊模型在处理不确定性时,必须建立在大量数据或者经验的基础上,这在实际工程中是不可行的。而区间模型仅需少量数据确定区间的上下界,具有较好的工程适用性。但传统区间分析方法存在扩张问题,这一缺点限制了其在工程中的进一步运用。有鉴于此,本文介绍了一种可以避免区间扩张问题的模态区间分析方法,提出了改进解析冗余度方法与模态区间算法相结合的损伤识别方法,实现考虑参数不确定性的结构损伤识别,进而结合多目标优化算法,识别出结构的损伤程度。同时本文提出采用模态区间算法计算结构可靠度,以进行结构准确评估及寿命预测。论文主要研究内容和成果包括:首先,本文对已有的解析冗余度损伤识别方法进行改进,并提出了改进方法在结构动力损伤识别中的应用理论。然后结合模态区间算法,提出了一种可以考虑参数不确定性的模态区间损伤识别方法。其次,提出了以约束条件作为目标函数的确定性优化识别方法,可以识别结构损伤的位置和程度。为避免反演中存在的区间扩张,提出了采用模态区间的循环反演模型及基于遗传优化算法的两层嵌套区间反演模型,可以计算出准确的结构损伤程度区间。前者优化时间长,而后者大大缩短了反演所需要的时间,具有较好的工程适用性。然后,本文采用模态区间算法进行结构非概率可靠度计算,得到结构准确的非概率可靠度。同时提出了一种结合模态区间算法的非概率—模糊系统可靠性设计方法及一种新的概率-模糊-非概率混合可靠度模型,前者可得到准确的隶属函数,后者考虑了三种不确定性因素。本文将满堂支撑体系中的不确定变量作为区间变量,进行满堂支撑体系非概率可靠性研究,作为满堂支撑体系概率可靠度的一种补充。与此同时,本文采用非概率可靠性的结构寿命预测,通过钢梁模拟,考虑了不确定性的情况下,利用历史数据,建立结构的预测模型,进行结构的剩余寿命预测。最后,本文采用了不同的数值算例和试验数据,验证了所提出方法的有效性和可靠性。