代理模型是一种可以提高实际工程问题求解效率的方法。在结构的可靠性分析以及优化设计中,往往会遇到带有有限元分析的问题,这给可靠性分析和设计方法提出了更高的要求。代理模型方法是其中一种极具发展前途的处理手段,能够大大提高复杂问题的分析计算效率。Kriging作为一种经典的代理模型方法,得到了广泛的关注,成为目前研究的热点之一。本文对Kriging模型进行了拓展研究以及其在结构可靠性分析和结构优化设计中的应用研究,对于解决实际工程问题,有一定的指导意义。本文的主要研究工作如下:（1）针对Kriging方法的理论和框架作了详细的介绍。研究了 Kriging模型中回归函数以及相关函数的选择问题,Kriging模型构建过程中因出现重复加点而造成模型构建错误的问题。（2）在模型预测中为了充分运用已有模型信息,提高模型对现实物理系统的解释精度,提出了 一种将已有模型信息融合到Kriging模型中的研究分析方法。所提方法将备选模型的信息融合到Kriging模型中,以期达到提高预测精度的目的,相比常规Kriging模型以及多模型组合预测方法,所提方法具有更好的预测能力和更高的精度。（3）在结构的可靠性分析中,改进一次二阶矩是一种经典的可靠性分析方法,但其在解决隐式极限状态函数时存在困难。因此,本文提出了一种将Kriging与改进一次二阶矩相融合的可靠性分析方法,所提方法巧妙地运用了 Kriging模型提供的梯度信息以及改进一次二阶矩计算可靠度过程中提供的迭代点,不仅解决了改进一次二阶矩求解隐式极限状态函数的问题,而且极大提高了可靠性分析的计算效率。（4）对于结构的可靠性优化设计问题,提出将贝叶斯优化方法应用于解决以靠性分析为目标的可靠性优化问题,处理目标函数值的不确定性,寻找全局最优值;对于以可靠性分析为约束的优化问题,采用一种耦合约束目标的贝叶斯优化方法,有效减少了可靠性优化计算量大的问题。（5）结构的可靠性优化设计往往会遇到局部最优和计算代价大的问题,尤其是在隐式小失效概率且包含有限元分析的优化问题中。对此,提出将贝叶斯优化方法用作全局优化,同时采用Kriging方法处理可靠性分析问题,将两种方法结合到一起可以有效解决复杂结构的可靠性优化问题。