传统的结构可靠性和灵敏度分析均以概率理论为基础，航空航天飞机器结构的几何构成、材料性能和外部载荷的概率密度函数需要大量的样本数据进行估计，但由于实际工程的成本限制，概率密度函数难以准确获得。针对传统的随机可靠性方法和灵敏度在缺乏统计数据时存在的局限性，本文在已有的研究基础上，主要对模糊不确定性条件下结构时变可靠性理论、满足失效可能度要求的安全寿命分析模型、基于Kriging代理模型求解安全寿命的高效算法和基于模糊Hausdorff距离的多输出全局灵敏度方法进行了研究，主要内容和创新点如下：
　　(1)为了度量模糊不确定性条件下给定时间区间内结构的安全程度，提出了基于能度可靠性理论的时变失效可能度的概念。当定义结构的功能函数小于零为失效时，结构的时变失效可能度的定义为：模糊输入变量条件下结构功能函数在指定时间区间内小于零的可能度。当功能函数隶属度大于时变失效可能度时，结构系统在指定时间区间内是不会失效的，由此可见，所定义的时变失效可能度能够合理地反映模糊不确定性条件下结构的安全程度。为了计算所定义的时变失效可能度，文中首先提出了双重循环嵌套优化算法，由于双重循环嵌套优化算法对于工程问题来说计算成本过高，因此又提出了单重循环优化算法，该算法通过极值方法将时变失效可能度转换为时不变失效可能度，从而使计算量大大降低。
　　(2)为保证模糊不确定性情况下结构系统的安全服役，建立了满足安全性要求的安全寿命的高效分析方法。首先，以模糊不确定性条件下广泛使用的失效可能度作为安全度量指标，将满足要求的失效可能度(也称为目标失效可能度)约束下的安全寿命定义为实际动态失效可能度不大于目标失效可能度所对应的工作时间区间的上界。当结构系统的工作时间区间的上界小于安全寿命时，则结构的实际动态失效可能度就小于目标失效可能度，从而保证结构的安全工作。其次，建立了安全寿命求解的二分法和目标性能约束转换法。由于满足失效可能度约束的安全寿命的求解是给定工作时间区间下动态失效可能度求解的逆过程，并且动态失效可能度是工作时间区间上界的不减函数，因此可以采用直接二分法搜索得到满足失效可能度约束的安全寿命。但由于直接二分法需要迭代计算每个安全寿命搜索点处相应的动态失效可能度，因此直接二分法的计算量较大。为减小安全寿命求解的计算量，又建立了相应的目标性能约束转换法，该方法的核心是将实际动态失效可能度小于目标失效可能度的约束等价转换为响应函数极小值的下界约束，从而只需采用目标失效可能度处的等价响应函数极小值的下界约束来确定安全寿命，大大降低了求解安全寿命的计算量。本文还证明了目标失效可能度约束与响应函数极小值下界约束的等价性，并构造了相应的约束等价转换后的安全寿命的求解方法。
　　(3)为了减少复杂工程中模糊不确定性条件下结构系统安全寿命分析的计算成本，采用自适应Kriging代理模型近似结构系统极值响应?π*ft-截集(即目标失效可能度)的下界与时间t之间函数关系，最终目标失效可能度阈值下的安全寿命分析问题变成了代理模型的零点求解问题。上述的代理模型方法需要优化极值响应量下界，为了进一步提高安全寿命的计算效率，提出了动态响应量的自适应Kriging代理模型方法近似时变功能函数。通过合理地选取学习函数和停止准则，分别建立时变功能函数极小值?π*ft-截集的下界和时间t的函数关系和动态响应量的Kriging代理模型。相比于等价约束转换方法结合二分法，两种代理模型方法都大大降低了安全寿命分析的计算成本。
　　(4)为了度量输入变量对多输出性能不确定性的贡献，提出了基于模糊向量Hausdorff距离的多输出性能对模糊输入变量的全局灵敏度指标。所提指标以模糊向量的Hausdorff距离来度量模糊输入变量被固定后的条件输出性能与无条件输出性能的差异，并在对这种差异进行加权平均的基础上，建立模糊输入变量对多输出性能影响的全局灵敏度指标。所提指标能够综合考虑条件多输出性能与无条件多输出性能的整体形状差异，因而能够合理反映模糊输入变量对输出性能的影响。由于所提指标的计算涉及双重优化，计算量极大，因此本文采用Kriging代理模型的方法来求解所提的全局灵敏度指标。另外所提指标还被推广至随机输入变量的分布参数具有模糊性的情况，用所提指标来衡量模糊分布参数对随机输出性能统计特征的影响，并结合无迹变换方法，建立了模糊分布参数对输出均值影响的灵敏度求解高效方法。