疲劳裂纹的起始阶段和扩展阶段的分界目前仍处于定性分析的阶段,这妨碍了疲劳寿命的定量计算,一切与裂纹起始与扩展阶段相关的研究只能对这个问题进行回避。因此本文提出了裂纹起始与扩展阶段分界的定义,这可以解决上述问题,并对疲劳全寿命进行相关计算,这也是本文的主体内容。在提出起始与扩展阶段定义的过程中,提出了两个概念:分别是裂纹起始速率与缺口应力比,其中前者可以推导出Manson-Coffin公式与Paris公式的统一性,即Manson-Coffin公式的疲劳计算体系可以完全推导出裂纹扩展速率与应力强度因子的关系,并且公式中的每一个参数均有物理意义,而不是如Paris公式的经验性拟合;后者可以为门槛区的意义提供解释,传统疲劳理论认为门槛值区是材料的固有区域,是一个材料特性,本文对这个说法给予否定,并基于理论和试验,对门槛值区的意义进行了说明,最终的结论是:门槛值区不是材料区,缺口应力比的降低是门槛值区出现的必要条件。经过上述的铺垫内容,最终给出了裂纹起始与扩展阶段的完备定义,该定义包含两部分,分别是带裂纹体和非裂纹体,这扩大了裂纹起始阶段的概念和适用范围。同时基于上述观点,给出了修正的Miner准则,这也提出了另一个观点:在裂纹扩展的过程中,仍然会出现裂纹的“再萌生”。针对焊接十字接头,提出了基于收缩应变法的焊接残余应力简化方法,该方法可以在保持焊接残余应力突出特点的前提下,忽略残余应力的随机性问题,如焊接工艺、环境等随机因素;借助ABAQUS扩展有限元方法建立了残余应力强度因子的计算体系,对于板厚是10mm的十字接头,残余应力强度因子的最大位置并不在焊趾位置,而是在距离焊趾2mm的位置;分析了焊接残余应力对疲劳起始阶段和扩展阶段的定量化的影响规律,这可以为残余应力影响下的全疲劳寿命计算打基础。探究了焊趾的缺口半径、偏心距和外载荷大小等因素对非裂纹体的裂纹起始阶段和扩展阶段的影响规律,结果表明影响起始寿命的最重要因素是残余应力、外载荷的大小、缺口半径和偏心距,影响扩展寿命最重要的因素是残余应力、外载荷的大小和偏心距;分析了裂纹起始与扩展阶段分界尺寸的影响因素,结果表明裂纹起始与扩展阶段的分界尺寸不是一个常数,而是一个随着结构、载荷、残余应力等因素不断变化的一个变量。分析了起始裂纹尺寸和外载荷对带裂纹体的裂纹起始寿命和扩展寿命的影响规律。对焊接十字接头的全疲劳寿命进行了计算,并分析了缺口半径、接头偏心等因素对全寿命S-N曲线的影响;并解决了焊接疲劳的重点问题:(1)焊接接头是否存在裂纹起始阶段;(2)焊接板厚效应的产生原因。结果表明:(1)带残余应力的十字接头不存在裂纹起始阶段,其原因是虽然残余应力同时降低了裂纹起始寿命和扩展寿命,但是残余应力降低裂纹起始寿命的幅度更大,裂纹起始寿命的占比在缺口半径为0.5mm的情况下最大仅有8%,而在实际焊趾形貌高度不规则的情况下,裂纹起始寿命的占比基本为零;(2)十字接头焊接板厚效应产生的原因是焊接残余应力场产生的应力强度因子使起始裂纹的大小的对寿命的影响不敏感。