船舶总体设计是装备研制的关键环节,其中维修设计是保障船舶可靠性能不可或缺的重要阶段。在船舶服役中,船体结构因波浪载荷、货物压力等容易出现疲劳失效现象,对其维修是船舶保障的一项重要工作,贯穿船舶服役的整个周期。船体结构在服役过程中存在各种不确定性,这些不确定性会影响结构生命周期内的维修决策,进而影响船舶的可靠性能,因此有效降低不确定性的影响在结构全生命周期管理中越来越受关注。为顺应决策过程日益灵活性的趋势,使决策能够降低运行环境不确定性、延寿不确定性等对维修管理决策的影响,本文将实物期权分析方法应用到疲劳结构的维修管理中;该应用抽象了实物期权理论来适应没有现金流的维修管理,提出了结合静态分析与效用价值的新框架。为了验证基于实物期权分析的维修策略在应对不确定性影响时的灵活应用,本文主要开展了以下研究:首先,本文对基于实物期权分析的全生命周期管理理论方法与模型进行了介绍,其中包括与实物期权分析相关的理论、全生命周期管理模型和可靠性评估方法。实物期权理论主要包括与实物期权相关的参数,以及实物期权理论应用从金融领域过渡到结构维修管理的新框架;全生命周期管理模型描述了成本效益分析模型、不同的疲劳退化模型以及维修模型;为后续计算提供了理论基础。其次,通过静态的成本效益分析研究了疲劳结构的维修策略,并指出其应对未来不确定性时的局限性。静态分析考虑了不同失效概率阈值下的维修计划,并分析了不同临界失效概率阈值下各成本组分的变化。静态的成本效益分析通过约束适当的可靠性指标能够帮助决策者平衡维修决策的可靠性能与经济性能;然而,在应对未来运行环境和延寿不确定性时,基于静态分析得到的维修序列难以保证结构服役期间的可靠性能。之后,介绍了将实物期权分析应用于现有生命周期维修管理框架的初步工作。为应对未来一系列运行环境不确定性的限制,实物期权分析提供了更多维修管理决策的选择:灵活调整修复性维修和预防性维修两种维修干预类型。更多的选择能够帮助决策者为疲劳结构未来不确定的运行环境做好准备。此外基于实物期权分析的维修管理能够延长船舶的实际使用寿命,并对其进行了拓展分析。最后,研究了在延寿不确定性下疲劳损伤结构维修策略的实物期权分析。为降低船舶延寿不确定性的影响以及未来延寿期间的疲劳风险,实物期权分析方法将维修管理转化为序列决策的动态过程,来适应未来可能出现的各种延寿不确定性。以某钢船的舷侧局部表面裂纹为例验证该方法,得到了适应未来延寿不确定性的序列维修决策,验证了实物期权分析下的灵活决策能够有效降低失效风险,减小延寿不确定性的影响,产生超出临界设计寿命的潜在收益。与静态分析方法相比,基于实物期权分析的维修策略研究为维修决策提供了更多的选择,提高了维修管理的灵活性和对未来不确定性的适应性。实物期权分析为维修管理决策者提供了新的思路和有价值的参考。