中文摘要：

承压结构广泛应用于石油化工、电站、能源等工业领域，在役含缺陷承压结构的安全可靠性为当今机械强度学科的前沿问题。现有的概率失效评定方法，将分安全系数及可靠性相结合。一方面由于评定参数信息的有限性，评定参数分布多具有假设性，导致可靠性结果不准确；另一方面基于分安全系数的概率失效评定方法，显著增加评定结果的保守性。为此，本研究对含缺陷承压结构非概率安全评定开展深入系统的研究。基于区间理论，利用有限元法和优化设计方法，实现含缺陷承压结构的区间有限元分析；运用缺陷评定理论，建立失效评定曲线及其区间模型，获得含缺陷承压结构非概率安全评定方法的准则和基础；基于非概率可靠性理论，实现含缺陷承压结构的非概率可靠性评定；应用实验技术，获得缺陷评定参数的不确定性和区间处理方法。目标是在含缺陷承压结构非概率安全评定方法上有所突破，形成含缺陷承压结构非概率安全评定方法和体系，为结构完整性理论提供新方法和新途径。

结论摘要：

本项目对含缺陷承压结构非概率安全评定开展了深入系统的研究。基于区间理论，利用有限元法和优化设计方法，实现含缺陷承压结构的区间有限元分析；运用缺陷评定理论，建立了失效评定曲线及其区间模型以；基于非概率可靠性理论，实现含缺陷承压结构的非概率可靠性评定；应用实验技术，获得缺陷评定参数的不确定性和区间处理方法。项目在含缺陷承压结构非概率安全评定方法上有所突破，形成含缺陷承压结构非概率安全评定方法和体系，为结构完整性理论提供新方法和新途径。具体成果与创新点如下（1）采用多段幂次方法回归应力和应变Ramberg-Osgood关系，同时对Hollomon经验公式提出改进模型，获得了工业纯钛TA2力学性能及其本构模型。基于塑性二段的EPRI方法准确地获得了TA2材料的FAC，研究结果可以更准确地用于含缺陷钛制承压设备的安全评定。在此基础上，获得区间FAC上下限方程及截止线区间，以及基于EPRI的含裂纹结构失效评定曲线区间模型。（2）提出了基于中心复合实验的区间有限元方法，实现了基于区间模型的结构线弹性有限元分析。利用多学科协同优化分析软件将ABAQUS进行了集合，提出了用ABAQUS-ISIGHT进行区间有限元的计算。结合全局优化的模拟退火算法，实现基于ABAQUS-ISIGHT的区间有限元计算。由于实际问题往往没有显式极限状态方程，提出用Kriging模型将极限状态方程显式化，同时将修正HL-RF算法用于计算基于椭球模型的非概率可靠度指标，解决了迭代不收敛问题。（3）基于失效评定图的失效概率计算方法，利用Monte Carlo方法建立了等概率失效评定曲线模型。根据非概率可靠性模型，给出了基于失效评定图的可非概率可靠性指标计算公式。非概率失效评定表明，利用非概率可靠性理论建立非概率失效评定图并进行失效评定的方法是有效可行。（4）采用常规测量不确定度及基于模糊理论的不确定度对超声TOFD检测系统检测含缺陷钛材试块结果的不确定度进行分析，最大限度降低系统的不确定度，提高检测结果的准确性和精度。（5）采用泰勒级数展开法、中心复合实验方法、顶点法和一维优化算法，开展了压力容器的非概率可靠性设计。非概率可靠性指标η=1时，非概率可靠性设计方法可以减小筒体厚度，获得更加轻量化的结果。