灵敏度分析是确定结构机构失效源的重要分析方法之一,在实际工程中应用广泛。由于含时变问题的结构机构一般涉及随机过程,其灵敏度分析比较复杂,尤其当工程问题需要耗时的有限元软件进行求解时,其计算成本会大大增加。本论文以涉及随机激励的结构和运动机构为研究对象,分别利用首次穿越法中的动强度公式和基于泊松假设的首次穿越法研究了其可靠性灵敏度。同时,将灵敏度分析与传统的优化方法相结合,提出了基于灵敏度分析的降维优化策略,并应用于某型复杂航空液压管路系统的约束支撑坐标优化中。论文的主要研究内容如下:(1)研究了随机激励下随机结构的可靠性灵敏度分析方法。以首次穿越法中的动强度可靠性公式为基础,结合ANSYS有限元软件研究了某型复杂航空液压管路系统在随机激励下的可靠性,并提出了一种非概率全局灵敏度指标。其次,以最大应力响应为目标,对该航空液压管路的卡箍支撑位置进行了非概率灵敏度分析,并根据灵敏度结果筛选出对目标函数没有或有微弱影响的设计变量。最后,通过在优化分析中仅考虑剩余对目标函数有较大影响的设计变量来减小该航空液压管路的优化规模,以提高其优化的针对性和目的性。在此基础上,提出了基于灵敏度分析的降维优化策略,并将其应用于航空液压管路系统平均无故障时间(MTBF)的灵敏度分析,确定了对其MTBF有重要影响的设计变量,在此基础上对航空液压管路的MTBF进行了优化提升。(2)研究了权点估计法在基于方差和基于矩独立灵敏度分析中的应用,并将其应用于随机激励下的结构灵敏度分析。权点估计法中应用最为广泛的为三点估计法、基于高斯积分的权点估计法和稀疏网格法。在权点估计法的基础上研究了权点估计法在两种矩独立重要性测度中的应用,并给出利用权点估计法计算两种矩独立重要性测度的核心思想和具体实施步骤。其次,提出了基于权点估计法的循环嵌套方差灵敏度分析方法,并应用于随机激励下航空液压管路系统关键部分结构参数的灵敏度分析。最后,将权点估计法与基于乘法降维法(H-DRM)的灵敏度分析方法相结合,研究了航空液压管路系统卡箍支撑坐标对其最大位移的灵敏度。(3)研究了基于泊松假设的首次穿越法在运动机构可靠性灵敏度分析中的应用。以运动机构为研究对象,在基于泊松假设首次穿越法的基础上对运动机构进行了基于可靠性的局部灵敏度和方差全局灵敏度分析研究。首先将运动机构的非线性功能函数在最可能的失效点(MPP)处进行一阶Taylor展开,结合PHI2法推导了运动机构可靠性对随机变量分布参数的偏导数,给出了运动机构的局部可靠性灵敏度指标。同时,在方差分析分解的基础上推导了运动机构的全局可靠性灵敏度。(4)通过基于泊松假设的首次穿越法研究了运动机构的局部可靠性灵敏度指标的近似解析解,并推导了运动机构基于失效概率矩独立的全局可靠性灵敏度指标。通过序列二次规划(SQP)优化方法获得了离散时间点处对应功能函数的MPP,结合穿越率的近似解析,直接将可靠度对设计变量的分布参数求偏导数,获得了运动机构局部可靠度灵敏度的近似解析解。同时,在基于失效概率的矩独立重要性测度概念的基础上,推导了运动机构基于失效概率的矩独立全局灵敏度指标。(5)研究了在随机不确定性和区间不确定性下运动机构的混合可靠性分析,并提出了混合不确定性的三种基本类型。随机变量和区间变量的混合不确定性为第一类;具有区间分布参数的随机变量的混合不确定性为第二类;具有区间分布参数的随机变量和区间变量的混合不确定性为第三类。在基于泊松假设首次穿越法的基础上,结合双循环迭代优化方法,分别对上述三种混合不确定性下的运动机构进行了混合可靠性分析,并提出了运动机构在三类混合不确定性下的统一混合可靠性计算方法。