大深度载人潜水器在复杂的海洋环境中会受到外部压力的作用,频繁的下潜和上浮的过程中将会引起结构应力的循环变化,除此之外,另有研究表明载人潜水器在大深度下保持恒定深度工作时还会受到连续的保载载荷,这些载荷的共同作用会加速耐压球壳的疲劳损伤,乃至产生裂纹从而无法保障科研人员及考察设备的安全性。裂纹的产生过程中有很多不确定因素的影响,传统的疲劳分析方法难以准确评估损伤情况。可靠性理论可以针对不确定性变量的分布特性进行描述,得到更加准确的评估。因此,对于潜水器耐压壳体材料进行疲劳可靠性的研究是至关重要的。目前,随着载人潜水器不断地挑战深海下潜极限,传统的耐压壳体制造材料高强度钢已不能满足其性能需要。钛合金具备了成熟的机械加工性能和优异的力学性能,是制造耐储压结构物的重要金属材料。但钛合金材料在受到诸多不确定因素影响后也会产生裂纹扩展现象,因此,将概率可靠性方法应用于钛合金疲劳分析领域,对于深海载人潜水器的疲劳设计及可靠性分析具有重要意义。本文基于断裂力学理论,采用了改进的Mc Evily和考虑了保载效应的疲劳模型与可靠性理论相结合的方式,分别建立了极限状态计算模型,得到了三种不同应力载荷比下的疲劳可靠度和失效概率,并对参数敏感性展开研究。初步开展了深海载人潜水器耐压壳用新型钛合金的疲劳可靠性和保载-疲劳可靠性的研究。本文主要研究内容如下:(1)总结归纳了海洋结构物疲劳寿命评估方法,包括了传统的疲劳累积损伤理论和基于断裂力学的裂纹扩展理论;介绍了可靠性理论及其发展历程,并对比分析了两种可靠性方法,一次二阶矩法和响应面法;(2)针对新型钛合金材料,开展力学性能、疲劳裂纹扩展速率和保载-疲劳裂纹扩展速率试验研究,获得了不同载荷比下裂纹扩展速率随应力强度因子变化规律及疲劳寿命的变化规律,为新型钛合金材料的疲劳和保载-疲劳可靠性分析奠定了试验研究基础;(3)基于改进的Mc Evily裂纹扩展模型,对模型中的不确定因素进行分析,并采用正态分布及威布尔分布函数对其不确定参数进行数据拟合,得到了主要的不确定参数的统计分布特征。依据断裂失效准则,结合可靠性理论建立了极限状态方程,分别采用一次二阶矩法和响应面法计算了不同应力比下的可靠度,并对各不确定性变量进行了参数敏感性研究。(4)基于疲劳和保载疲劳试验研究的基础上,考虑了保载载荷的裂纹扩展疲劳寿命情况,并根据断裂失效准则建立了极限状态方程,分别采用一次二阶矩法和响应面法进行可靠性计算,得到了不同应力比情况下的可靠度指标及失效概率。并开展了应力比R为0.3的不确定性参数敏感性分析,得到了随着变异系数的增加其可靠性逐渐降低的结论。最后对不同裂纹扩展模型下的疲劳可靠性进行对比分析,论证了考虑保载载荷对不确定性及可靠性的影响。本文采用将断裂力学裂纹扩展理论与可靠性理论相结合的方式,充分考虑了新材料各不确定性参数的特征分布情况。通过完成不确定参数的统计分布特征和敏感性分析,对新型钛合金疲劳裂纹扩展的可靠性研究进行了初步的探讨。