由于服役期间载况的变化和所处随机波浪环境的作用,疲劳破坏成为船舶与海洋结构物最主要的失效形式之一。复杂载荷作用在结构上往往会引发显著的载荷次序效应,对裂纹扩展的规律产生很大影响,使结构的疲劳寿命预报变得更加困难。所以,要准确预报结构的疲劳寿命必须充分考虑载荷次序效应的影响。然而,至今仍没有一个大家公认的模型能很好地解释和预报载荷次序效应对结构疲劳寿命的影响。本文主要的研究内容是基于统一方法的思想,建立考虑载荷次序效应的疲劳裂纹扩展逐周数值积分模型及其应用方法。其作为疲劳寿命预报统一方法工程应用的重要环节,具有重要的理论研究意义和工程应用价值。首先,本文在大量调研和消化国内外疲劳理论研究成果的基础上,基于部分裂纹闭合概念,建立了一个普遍适用于工程金属材料的常幅载荷裂纹扩展速率预报模型,并以此作为变幅载荷裂纹扩展速率预报模型的基础。目前,关于载荷次序对裂纹扩展影响的机理还没有完全搞清楚,本文认为载荷次序效应的本质原因是变幅载荷改变了裂纹张开应力水平,从而导致裂纹扩展驱动力发生改变。因此,通过引入一个载荷次序效应系数φ,对常幅载荷裂纹扩展速率预报模型中的裂纹张开水平项进行修正,使得模型能够考虑载荷次序对裂纹扩展的影响,从而将其适用范围推广到变幅载荷条件。然后,以改进的裂纹扩展速率预报模型为核心,建立疲劳裂纹扩展的逐周数值积分计算程序。模型参数是逐周数值积分计算程序的最主要输入项,如果其完全通过试验来确定需要消耗大量的时间和成本,这难以满足工程应用的要求。为此,本文对大量的模型参数的工程估算方法进行了归纳整理,并提出了利用材料拉伸曲线和各种不同类型的疲劳试验曲线来确定模型参数的方法。最后,理论预报结果与试验数据的对比验证了改进的裂纹扩展速率模型能够较好地预报常幅载荷作用下和单/多峰超载、低载、超载与低载联合作用以及块载等变幅载荷作用下的裂纹扩展速率。本文研究的创新点主要体现在以下三个方面:(1)采纳载荷次序效应本质上是由裂纹张开应力水平变化造成的观点,首次通过构造载荷次序效应系数对统一模型中裂纹张开水平下的应力强度因子大小进行修正,以反映不同载荷次序作用下的裂纹扩展驱动力的变化;(2)首次针对统一模型提出了解释超载迟滞、低载加速、超载紧接低载的轻微迟滞等载荷次序效应现象的基本方法,基于该方法建立了反映载荷次序作用的疲劳裂纹扩展逐周数值积分的基本流程;(3)系统归纳了疲劳裂纹扩展速率模型参数的工程估算方法,并提出了根据不同试验数据来估算模型参数的具体方案。