储氢能源设备作为一种典型的长贮产品,对于氢能产业的发展具有重要意义。有机涂层-基体结构是储氢能源设备中的典型结构,针对该结构进行可靠性分析对于保障能源设备的安全可靠使用有着至关重要的作用。一方面,在长期贮存环境下,有机涂层发生裂解、鼓泡等退化现象导致水分子渗透,基体材料会与水分子发生腐蚀反应,涂层退化过程与基体腐蚀过程存在动态性与相关性,传统的实验手段难以准确描述结构的退化行为。另一方面,由于微观尺度的变化,有机涂层性能参数呈现出空间变异性,以致基体表现出非均匀腐蚀特性,这将造成结构的可靠性评估不准确甚至失效。因此,如何准确描述有机涂层-基体结构退化失效行为的动态性和相关性以及有机涂层性能参数的空间变异性是评估储氢能源设备贮存可靠性的关键问题。本文以基体材料的失效机理为出发点,进行基体失效行为的多物理场模拟研究,并开展基于多物理场模拟的有机涂层-基体结构可靠性评估方法研究。在此基础上,考虑涂层性能参数的空间变异性,进行基体非均匀腐蚀的有机涂层-基体结构可靠性评估方法研究。本文的主要研究内容和创新点如下:（1）提出了一种基于失效机理的基体腐蚀多物理场模拟研究方法。本文针对基体腐蚀反应过程复杂,实验观测耗费高耗时长等问题,基于金属氢化物基体腐蚀机理,借助COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件建立了基体腐蚀过程数值模型并得到了基体材料腐蚀潮解多物理场仿真结果。此外,通过对比不同环境温度和相对湿度下的基体腐蚀结果,分析了两个参数对结果的影响。结果表明,基体材料由外及内逐渐发生腐蚀,腐蚀产物呈现明显分层结构;环境温度和相对湿度的增加均会导致基体腐蚀速率变快。（2）提出了一种基于失效机理的有机涂层-基体结构多物理场模拟方法和可靠性评估方法。结合基体腐蚀机理与涂层水分子渗透机理建立了多物理场仿真模型。基于多物理场仿真模型对输入参数进行了参数灵敏度分析,从六种不同的输入参数中找出涂层孔隙率这一关键参数。此外,通过四类回归模型对多物理场模型输入和输出的显式关系进行了拟合,发现幂函数回归模型的误差最小。最后,通过伽玛过程描述了涂层孔隙率的退化过程,结合幂函数回归模型对有机涂层-基体结构进行了可靠性分析。（3）提出了一种考虑涂层性能参数空间变异性的有机涂层-基体结构可靠性评估方法。本文借助随机场理论描述了因涂层表面微观变化、随机因素干扰等原因导致的涂层性能参数空间变异性,对不同的随机场参数进行比较分析,发现扩展最优线性估计法比K-L级数展开法离散后的随机场精度更高。通过多物理场仿真软件对考虑涂层性能参数空间变异性的有机涂层-基体结构进行了多物理场仿真,并通过卷积神经网络构建了多物理场模型输入输出之间的代理模型,与线性拟合的结果进行比较发现卷积神经网络拟合的模型误差低于线性拟合的模型误差。最后,基于卷积神经网络模型对有机涂层-基体结构进行了可靠性分析,结果表明考虑涂层性能参数空间变异性下结构的可靠度远低于不考虑该特性下结构的可靠度。