第一章 绪论 1
1.1 概率断裂力学的提出 1
1.2 概率断裂力学（PFM）的理论基础 4
1.3 概率损伤容限方法概述 4
1.4 结构耐久性分析概述 5
第二章 断裂力学与损伤容限分析的基础知识 7
2.1 引言 7
2.2 线弹性断裂力学基础 7
2.2.1 应力强度因子理论 7
2.2.2 能量理论 12
2.2.3 裂纹尖端塑性区 13
2.3 弹塑性断裂力学基础 15
2.3.1 J积分理论 15
2.3.2 裂纹尖端张开位移 17
2.4 损伤容限设计与分析 18
2.4.1 基本概念 18
2.4.2 疲劳裂纹扩展 19
2.4.3 剩余强度 26
2.4.4 损伤检查 27
2.4.5 损伤容限分析步骤 27
第三章 疲劳载荷谱 30
3.1 引言 30
3.2 疲劳载荷谱的编制 31
3.2.1 飞机重复载荷源 31
3.2.2 飞—续—飞疲劳载荷谱编制的一般方法 36
3.2.3 谱的计数法 38
3.2.4 随机载荷谱实验模拟 41
3.2.5 超越数谱的离散化 42
第四章 断裂特性的可靠性分析 46
4.1 断裂韧度（KIc）试验的可靠性分析 46
4.1.1 KIc的分布特性 46
4.1.2 安全断裂韧度 50
4.1.3 KIc试验的最少试件数 51
4.1.4 KIc的统计对比 52
4.2 延性断裂韧度（JIc）试验的可靠性分析 53
4.2.1 JIc的分布特性 53
4.2.2 JR曲线的回归处理与JIc总体均值区间估计 54
4.2.3 安全延性断裂韧度JIc,p与对应的KIc,p 55
4.2.4 JIc的统计对比 55
4.3 薄板裂纹扩展阻力（KR）曲线的可靠性分析 56
4.3.1 相同△a下KR值的分布特性 56
4.3.2 平均KR曲线与KR,p曲线 59
4.3.3 KR曲线的函数拟合 60
4.3.4 KR曲线的统计对比 60
4.4 疲劳裂纹扩展速率（da/dN）试验的可靠性分析 61
4.4.1 da/dN及应力强度因子变程的确定 62
4.4.2 基于（a,N）数据的统计分布 63
4.4.3 基于（da/dN,△K）数据的统计分布 64
4.4.4 引入随机变量X的统计分布 65
4.4.5 基于蒙特卡罗法的统计分布 66
4.4.6 四种方法的比较 67
4.4.7 da/dN试验的最少试件数 68
第五章 基于断裂特性可靠性处理的概率损伤容限分析 70
5.1 引言 70
5.2 检测概率曲线与初始缺陷尺寸 71
5.2.1 检测概率曲线 71
5.2.2 初始缺陷尺寸 78
5.3.1 三维裂纹情况 81
5.3 安全临界裂纹长度与剩余强度 81
5.3.2 薄板裂纹情况 82
5.4 安全裂纹扩展寿命计算 83
5.4.1 块谱情况 83
5.4.2 随机谱情况 84
第六章 含裂纹结构的安全可靠性分析模型 86
6.1 引言 86
6.2 剩余强度干涉模型 86
6.2.1 裂纹尖端应力强度因子概率分布计算模型 87
6.2.2 剩余强度安全可靠性模型 89
6.2.3 评价 89
6.3.1 裂纹扩展寿命分布模型及参数估计 90
6.3.2 临界裂纹尺寸分布 90
6.3 裂纹扩展寿命干涉模型 90
6.3.3 裂纹扩展寿命安全可靠性模型 91
6.4 两种模型的比较 91
6.4.1 两种安全可靠性模型的一致性 91
6.4.2 两种模型的比较分析 91
6.5 高周小载荷下含裂纹结构的安全可靠性模型 92
6.5.1 无限寿命结构的安全可靠性模型 92
6.5.2 基于裂纹扩展随机性的安全可靠性模型 94
6.6 结论 95
第七章 基于谱载荷下随机裂纹扩展的概率损伤模型 96
7.1 引言 96
7.2 谱载荷下的裂纹扩展随机模型 96
7.2.1 da/dt随机过程模型 97
7.2.2 da/dt随机变量模型 98
7.3.2 初始裂纹尺寸为随机变量的情况 99
7.3.1 初始裂纹尺寸为定值的情况 99
7.2.3 a—t随机模型 99
7.3 概率损伤容限分析模型 99
第八章 含多裂纹结构的确定性裂纹扩展分析 101
8.1 引言 101
8.2 多部位损伤元件应力强度因子的工程计算 103
8.2.1 多裂纹结构应力强度因子计算的组合法 103
8.2.2 多部位损伤元件应力强度因子计算的工程方法 107
8.3 疲劳裂纹扩展分析 111
8.3.1 一排孔含共线裂纹的裂纹扩展分析 112
8.3.2 多元件损伤结构的裂纹扩展分析 113
9.2 含相互独立相同细节多裂纹结构的概率损伤容限评定 118
9.2.1 单应力区情况 118
9.1 引言 118
第九章 含多裂纹结构的概率损伤容限评定 118
9.2.2 多应力区情况 119
9.3 多裂纹相互干扰情况下的概率损伤容限评定 121
9.3.1 相互干扰多裂纹的随机扩展模型 121
9.3.2 多裂纹相互干扰情况下的结构安全可靠性模型 125
第十章 结构疲劳损伤容限评定的损伤容限额定值（DTR）系统 128
10.1 DTR系统的主导思想 128
10.2 DTR系统的基本原理 129
10.2.1 疲劳损伤检测概率 129
10.2.2 DTR的导出及其定义 130
10.3 DTR系统的评定方法 131
10.3.1 确定裂纹扩展曲线 131
10.3.2 检查方法 132
10.3.3 可检裂纹扩展曲线和检测概率 133
10.3.4 进行DTR估算 136
10.3.5 完成DTR检查表 140
10.4 DTR系统的应用 142
第十一章 结构原始疲劳质量（IFQ）评估 144
11.1 引言 144
11.1.1 结构原始疲劳质量（IFQ）的概念与意义 144
11.1.2 IFQ的表示形式 144
11.1.3 建立通用EIFS分布的思路与步骤 145
11.1.4 模拟试件耐久性试验概述 145
11.2 建立EIFS分布的TTCI反推法的三参数威布尔模型 146
11.2.1 EIFS控制曲线 146
11.2.2 TTCI分布及参数估计 148
11.2.3 通用EIFS分布 150
11.2.4 多重细节试件β的统计标定 155
11.3.1 引言 156
11.3 TTCI反推法的双参数威布尔模型 156
11.3.2 TTCI分布及参数估计 157
11.3.3 通用EIFS分布 157
11.3.4 a=常数的特定情况 160
11.4 TTCI反推法的对数正态模型 160
11.4.1 引言 160
11.4.2 TTCI分布及参数估计 161
11.4.3 通用EIFS分布 161
11.4.4 多重细节参数的统计标定 163
11.4.5 TTCI试验的最少试件数 164
11.5 建立EIFS分布的EIFS拟合法 164
11.5.1 引言 164
11.5.2 Xik的确定 165
11.5.3 通用EIFS分布 166
11.5.4 多重细节参数的统计标定 167
12.1 引言 169
12.1.1 PFMA的总体步骤 169
12.1.2 耐久性分析的对象与范围 169
第十二章 耐久性分析的概率断裂力学方法（PFMA） 169
12.1.3 细节群的应力区划分 170
12.2 使用期裂纹扩展控制曲线（SCGMC） 170
12.2.1 SCGMC的概念与意义 170
12.2.2 SCGMC的数学表达式 171
12.2.3 确定SCGMC的方法 172
12.2.4 用断口数据集确定SCGMC的方法 173
12.2.5 用裂纹扩展解析程序确定SCGMC的方法 174
12.3 裂纹超越数 176
12.3.1 各应力区的裂纹超越概率 176
12.3.3 结构细节群的裂纹超越数 177
12.3.2 各应力区的裂纹超越数 177
12.3.4 含多种细节群的结构裂纹超越数 178
12.4 损伤度评估与经济寿命预测 178
12.4.1 损伤度评估 178
12.4.2 经济寿命预测 180
12.4.3 修理后的经济寿命预测 180
12.4.4 紧固孔细节群损伤度评估时对IFQ的工程处理 181
第十三章 耐久性分析的确定性裂纹增长方法（DCGA）与裂纹萌生方法（CIA） 181
13.1 耐久性分析的确定性裂纹增长方法（DCGA） 182
13.1.1 引言 182
13.1.2 初始缺陷的假设 183
13.1.3 相对小裂纹（当量）扩展速率公式 184
13.2.1 引言 186
13.2 耐久性分析的裂纹萌生方法（CIA） 186
13.1.5 DCGA对应的结构损伤计算 186
13.1.6 DCGA的分析结论 186
13.1.4 裂纹扩展解析程序 186
13.2.2 结构细节裂纹萌生p—s—N曲线 188
13.2.3 各应力区的裂纹超越概率随时间的变化规律 191
13.2.4 结构损伤度评估与经济寿命预测 192
13.2.5 裂纹萌生方法的改进 193
第十四章 可修复结构的耐久性与概率损伤容限分析 195
14.1 引言 195
14.1.1 必要性与意义 195
14.1.2 工程中常用的两种不同修理方案 195
14.2 指定修理范围情况下的修理后使用期与破坏危险性评估 196
14.2.1 修理后使用期（经济寿命）评估 196
14.2.2 破坏危险性评估 199
14.3 修理检测出裂纹情况下的修理后使用期与破坏危险性评估 200
14.3.1 有关定义 200
14.3.2 第二次使用期分析 201
14.3.3 第三次使用期分析 203
14.3.4 任意个使用期的通用表达式 205
14.3.5 破坏危险性评估 206
第十五章 确定结构非周期性检查间隔的贝叶斯方法 208
15.1 引言 208
15.2 基本假设和定义 208
15.2.1 时间单位 208
15.2.2 检测方法 208
15.2.5 检出概率 209
15.2.6 破坏率和元件可靠性 209
15.2.3 疲劳裂纹形成 209
15.2.4 疲劳裂纹扩展 209
15.3 检测时可能发生的事件 210
15.3.1 概率事件E1,j 211
15.3.2 概率事件E2,j 211
15.3.3 概率事件E3,j 212
15.3.4 概率事件E4,j 212
15.3.5 概率事件E5,j 213
15.3.6 概率事件A、B1和B2 213
15.4 一个元件在最近一次检测t？之后的可靠性 213
15.4.1 第j次检测时修理或替换的元件 213
15.4.2 第j次检测时不修理的元件 213
15.5.1 不确定性参数及其先验性相关密度函数 214
15.5.2 由第j次检测得到的似然函数 214
15.5 贝叶斯分析 214
15.5.3 不确定性参数的经验性相关密度函数 215
15.5.4 在最近一次检测时间tj之后的瞬间t*时整个结构的可靠性 215
15.6 计算确定下一次检测时间tj+1 216
15.7 结论与推荐 217
第十六章 工程应用实例 218
16.1 某歼击机机翼主梁的耐久性和概率损伤容限评定 218
16.1.1 结构概况 218
16.1.2 模拟试件的耐久性／概率损伤容限试验概述 219
16.1.3 机翼主梁的耐久性评定 220
16.1.4 机翼主梁的概率损伤容限评定 222
16.2 运输机机翼下壁板加筋结构概率损伤容限评估 224
16.2.1 破损－安全结构的设计特点 224
16.2.2 飞机加筋结构概率损伤容限分析技术 224
16.2.3 运输机机翼下壁板加筋结构概率损伤容限评估实例 227
参考文献 236