本项目以热端结构损伤容限评定与使役评价为应用背景，以提高热端结构完整性和运行可靠性为研究目标，针对尺寸效应下含缺陷热端部件的缺陷分析与强度设计问题，量化了含缺陷结构不同位置缺陷分布特征，试验研究了尺寸效应下含缺陷材料的抗疲劳性能，阐明了随机缺陷下蠕变-疲劳损伤耦合竞争失效机制；表征了不同尺寸效应下含缺陷构件的抗疲劳性能及其分散行为，构建了含缺陷结构疲劳强度设计准则与评估框架；建立了内外分区下最弱链理论模型，实现了随机缺陷下基于最弱链理论的含缺陷结构疲劳尺寸效应分析与概率寿命预测，为热端结构损伤容限设计提供了基础数据。针对尺寸/缺口效应下含缺陷热端部件的概率疲劳分析问题，提出了耦合缺口-尺寸效应的含缺陷结构概率疲劳寿命预测方法，揭示了不同尺寸缺口结构疲劳强度及寿命之间的关联规律；定义了表征缺口局部损伤程度的能量场概念，提出了尺寸效应下缺口疲劳寿命预测的能量场强法；定义了有效损伤区以考虑尺寸效应，并提出了基于应力场强法的耦合缺口-尺寸效应的疲劳寿命预测模型，为热端结构损伤容限设计与使役评价提供基础理论。针对缺陷、载荷、环境等随机因素下含缺陷热端部件损伤容限评估问题，量化了含缺陷结构服役载荷/环境的随机性与极端性，建立了强瞬变载荷下考虑平均应力效应的多轴疲劳寿命预测模型；提出了强化蒙特卡洛模拟方法，实现了低失效率下结构疲劳可靠性问题的高效精确求解；量化了轮盘服役载荷与材料不确定性，提出了小子样轮盘超转破裂强度评估与可靠性分析方法，最终形成了尺寸效应下含缺陷结构疲劳强度可靠性设计理论与寿命评估方法，为热端结构安全定寿及健康管理提供切实可行的解决思路和技术支撑。在项目实施过程中，研究团队完成了预期研究工作，在IJ Fatigue、CMAME等领域权威期刊上发表高水平学术论文12篇，申报发明专利3项，培养博士、硕士研究生7名。