海洋立管和海底管道等细长柔性圆柱结构是海洋油气开采输运过程中的关键设备。在外界海流作用下,极易发生疲劳损伤,甚至破坏。由于管道疲劳断裂的强破坏性和现今研究模型均偏理想化的现状,迫切需要更贴合工程实际的柔性圆柱结构涡激振动疲劳特性研究结果。本文基于理论分析和模型实验,分别研究了非对称边界条件下海底悬跨管道和倾斜圆柱结构涡激振动疲劳损伤特性。其主要的研究内容及结论如下:(1)运用土体弹簧模拟管道两端跨肩位置的管-土作用,分析了端部非对称边界条件对海底悬跨管道涡激振动疲劳损伤的影响特性。研究发现:悬跨两端的土体扭转刚度存在一个临界区域(扭转刚度为10~6-10~8)。当扭转刚度在此区域内变化时,海底悬跨管道的疲劳特性会发生剧烈变化;在此区域外,端部扭转弹簧刚度对结构疲劳影响较小。(2)基于物理模型实验,分析了倾角依次为0°,15°,30°,45°和60°的柔性圆柱结构涡激振动疲劳损伤特征。探讨了不相关原则在倾斜柔性圆柱结构涡激振动疲劳损伤领域的适用范围。研究发现:当倾斜角度小于30°时,结构的横流向涡激振动疲劳损伤特性与垂直来流条件下结构疲劳特性近似;当倾角达到45°和60°时,不相关原则已不再适用。对于顺流向而言,采用不相关原则预测倾斜柔性圆柱顺流向涡激振动疲劳会产生明显偏差。本文的研究成果可为海底管道和海洋立管等细长柔性圆柱结构的结构设计提供必要的理论支撑和技术保障,具有重要的理论价值和工程实际意义。