海洋柔性管道是连接浮式平台与海底井口进行深海油气开发的关键装备。在周期性交变载荷作用下,柔性立管的金属铠装层容易发生疲劳破坏,导致灾难性后果。由于金属铠装层间的接触摩擦,其弯曲响应往往呈现明显的非线性特征,使得其疲劳寿命设计与分析存在问题。柔性立管的疲劳寿命是其抗疲劳性能的核心衡量指标,直接决定了深水柔性立管在位运行的安全可靠性。柔性立管的抗疲劳设计是以其疲劳寿命分析为基础,提出以安全寿命设计准则和S-N曲线法为基础的柔性立管疲劳寿命预测模型与流程。为了更好的设计立管结构,使其具有更长的服役寿命,其中关键力学问题研究包括：由于柔性立管复杂的结构和环境,其非线性弯曲刚度无法应用经典的梁理论模型予以刻画。分别建立预测柔性立管非线性弯曲刚度的数值模型和解析模型,通过与弯曲刚度测试值对比验证数值模拟模型的准确性。基于数值模型预测结果,考虑弯矩与曲率的非线性关系,建立疲劳载荷分析模型。针对当前关于弯曲应力解析模型的局限性,建立单根螺旋钢丝缠绕圆柱内核的力学模型,计算特定曲率下钢丝局部应力；对比公开发表的三大类7种解析模型,将解析模型预测结果与数值预测结果比较,确定解析模型的适用性。同时,讨论了钢丝的宽高比和螺旋角对解析模型适用性的影响。本文依托国家“十二五”863项目“柔性海底管道关键技术,究”专题,以1500米水深的8寸内径柔性立管为例,对其疲劳寿命进行计算。考虑影响海洋柔性管道疲劳强度的主要因素,提出了进行疲劳校核时依据的S-N曲线模型；着重考虑了各种非线性因素和平均应力对疲劳寿命预测的影响。以上研究工作对我国深海立管的设计提供一定的理论基础和数值分析方法。