由于疲劳载荷和腐蚀的影响,裂纹是老化的结构体中一种常见的缺陷,例如,在核电厂中,裂纹通常会出现在管道,压力容器镀层和其他一些核心设备中,裂纹的发展会导致其中某些设备发生突然的失效,从而造成灾难性的后果,因此,保证这些设备的完整性对核电厂等工厂的安全运行至关重要。超声波无损检测方法在工业中被广泛采用来检测设备中的裂纹等缺陷,然而其检测过程不可避免地要受到各种因素的影响,如被检部件的几何结构,材料性质,温度等,由于这些影响因素的作用,检测信号中会存在噪声,从而降低检测结果的可靠性。为了评估超声波检测方法对裂纹的检测能力,需要量化其检出可靠性。以往的相关研究中大都采用在试件中制备形状规则的裂缝来进行超声波检测实验并对其进行可靠性分析,然而,现实中的裂纹涉及到更复杂的形状和因素,所以,仅利用人工切割产生的裂缝不能够准确地评价出超声波检测对疲劳裂纹的检出可靠性。本文基于数值仿真和实验,利用检出概率(probability of detection,POD)对奥氏体不锈钢中疲劳裂纹的超声波无损检测的可靠性进行了评价。通过使用基于有限元方法的Com Wave软件进行三维数值仿真,建立了带有裂纹的平板试件的超声波检测模型,分析了信号随着裂纹尺寸的变化趋势,研究了裂纹深度和长度都会对信号产生较大的影响,因此,超声波检测的可靠性分析需要同时考虑这两个变量。在实验中,首先通过四点弯曲试验在奥氏体不锈钢平板试件中制备了接近实际的疲劳裂纹,并对试件进行了表面处理和利用电子显微镜测定了裂纹的长度和深度,利用UI-25超声波探伤仪对其进行检测获得了实验信号。通过对信号幅值的分析,验证了裂纹深度和长度都会对信号产生较大的影响。在评价超声波检测的可靠性方面,基于在数值仿真和实验中获取的检测信号,首先借助于单变量概率模型建立了POD与裂纹深度之间的关系,结果显示在假定的检出阈值下,超声波检测方法能够检测出深度大于1.6 mm的裂纹。此外,检出阈值对可靠性分析结果影响也比较大,因此在评价检测可靠性时,需要使用合理的方法确定阈值。由于单变量概率模型要求信号和变量之间存在线性关系,因此不能利用该模型建立POD与裂纹长度之间的关系。借助于多变量概率模型,利用实验信号对仿真信号进行了校准,建立了POD轮廓图。该轮廓图能够同时显示检出概率随着裂纹长度和深度的变化,因此能够更全面地评价超声波检测的可靠性。