作为复杂的焊接结构，船舶船体容易发生各种失效模式，其中疲劳失效是最为关键的一种。疲劳强度的评估是研究疲劳失效的主要方法，已成为现代船舶结构设计的重要方面（Fricke, 2003）。
在船舶结构中典型焊接接头的疲劳寿命评估中，目前主要采用名义应力方法和热点应力方法。名义应力方法基于材料力学的基本原理，通过计算截面的平均应力来评估结构强度。它通常用于整体结构的初步强度评估和简单部件的设计，尤其适用于由均匀材料制成的具有规则几何形状的部件。热点应力方法提供了更精细的分析，专门用于评估焊接接头等局部区域的应力集中现象。该方法针对应力梯度高的区域，特别是那些容易发生疲劳起始的关键位置。它非常适合用于承受循环载荷的焊接结构和工程部件，包括桥梁、船舶和飞机中的应用。在这些情况下，热点应力方法提供了更准确的疲劳寿命预测，并有助于识别潜在的失效源。目前，名义应力方法和热点应力方法都被广泛用于船舶结构的疲劳评估（Xu et al., 2024; Lillemaee et al., 2017; Fricke and Paetzold, 2010）。这些方法已被正式纳入多个国家规范和监管框架中（ABS, 2020; Eurocode 3, 2010; DNV, 2015）。
然而，名义应力方法忽略了焊接接头的具体几何形状，仅考虑了由宏观几何不连续性（如截面变化）引起的应力集中效应。因此，通常难以将复杂焊接结构中的接头类型与设计标准中规定的类型准确对应起来，导致名义应力的确定不够精确。相比之下，热点应力方法考虑了焊接接头引起的结构应力集中。它采用有限元分析或实验方法通过外推和插值技术计算焊接趾部的热点应力。然而，这种方法的一个关键局限性是它主要适用于焊接趾部的疲劳评估，且所得热点应力的准确性高度依赖于外推方案、网格尺寸和单元质量等因素。
近年来，越来越多的研究人员采用缺口应力方法及其衍生方法来研究焊接接头的疲劳行为（Fricke, 2008; Nykaenen et al., 2016; Mett?nena et al., 2020; Pesonen et al., 2024）。缺口应力方法考虑了由宏观几何不连续性和焊接局部缺口效应引起的应力集中。它使用焊接缺口处的实际应力作为疲劳评估的基本参数，从而更准确地反映了焊接区域的局部应力状态。尽管如此，这种方法也依赖于有限元模拟。通过数值模拟缺口区域的应变条件，结果受到有限元建模固有各种因素的影响。此外，由于依赖于理想化的假设，它往往无法完全捕捉焊接过程和实际条件下的接头真实应力响应。
随着光学和电子技术的不断发展，越来越多的先进测量技术被广泛应用于结构应变监测领域。作为一种非接触式光学测量方法，DIC基于比较试样未变形状态下的参考图像与变形后捕获的数字散斑图像的基本原理进行操作。通过分析散斑图案的变化，DIC可以提取感兴趣区域的全场位移和应变数据（Zhao et al., 2018）。这种技术具有非接触操作、高精度和全场变形捕捉等显著优势，因此在许多科学和工程领域得到了广泛应用。由于其能够实时准确连续地跟踪结构表面的变化，DIC特别适用于监测材料中的裂纹起始和扩展。它在研究断裂机制和建立可靠的断裂标准等结构敏感问题中发挥着关键作用（Karimian et al., 2019; Sánchez et al., 2021）。同时，DIC技术是极端高温环境下全场结构测量的最佳方法，并已发展成为一个综合测量系统，显著推进了实验测量技术的发展（Zhang et al., 2024; Luo et al., 2025; He et al., 2025）。
近年来，基于其在结构裂纹测量中的应用，DIC技术进一步发展为一种新的疲劳寿命评估方法。与传统的应变计方法（通过基于点的应变计间接估计疲劳寿命）不同，DIC能够直接获取试样表面的全场应变数据。这一能力使得热点应力的确定更加准确，从而能够更准确地评估疲劳寿命。它克服了应变计方法的局限性，例如仅限于单点测量以及难以准确捕捉关键区域内的应力梯度。此外，DIC还减少了与有限元模拟相关的计算不准确性，因为网格尺寸限制往往无法解析精细的几何特征。目前，DIC已成功应用于基体和焊接结构的疲劳强度评估，取得了非常满意的实验结果（Corigliano et al., 2021; Wang et al., 2021; Ren et al., 2020）。
近年来，全球航运的持续扩张伴随着船舶火灾事故的逐年增加（Baalisampang et al., 2018）。高效利用资源仍然是可持续发展政策的基石；为了减少浪费和促进回收，火灾后船体结构的修复和再利用引起了研究人员的日益关注。现代船舶结构主要由焊接钢板制成，在恶劣的海况下承受极端波浪载荷，导致显著的疲劳应力（Erny et al., 2012）。应力集中和循环载荷的联合影响可能导致局部应力超过材料的屈服极限。船舶火灾环境不仅显著降低了钢材的机械性能和结构承载能力（Eurocode 3, 2004），而且高温引起的热应力还会破坏船体结构的当前状态，造成额外的损伤。火灾后钢材机械性能和结构变形的变化将严重影响船舶结构的残余强度和服务寿命。因此，在研究火灾后船体结构的疲劳寿命时，必须密切关注钢材在高温火灾暴露后的机械性能。国内和国际学者对钢材在高温暴露后的机械行为进行了广泛研究，对其对强度和韧性等基本性能的影响有了初步了解（Li and Young, 2018; Lu et al., 2016; Shi et al., 2024）。然而，关于火灾后钢材疲劳性能的研究仍然相对有限，大多数现有工作集中在建筑用结构钢上（Zhang et al., 2021; Guo et al., 2021; Hua et al., 2021）。目前仍缺乏关于高温火灾后海洋级钢材疲劳性能的数据，阻碍了系统的和普遍的分析。因此，迫切需要进一步开展关于火灾后海洋钢疲劳行为的实验研究。
对于未经处理的焊接接头，疲劳性能主要受局部焊接质量和应力集中条件的影响。与传统应变计测量方法相比，需要采用更准确的疲劳应力测量方法来进行疲劳强度评估，以便准确评估高温暴露后焊接接头的疲劳寿命。在本研究中，研究了在400°C至800°C火灾后温度范围内暴露的AH32海洋钢对接接头。使用应变计和DIC技术获得了高温暴露后的疲劳测试数据，并通过SEM检查分析了断裂形态。根据实验结果，建立了AH32海洋钢对接接头在高温火灾暴露后的S-N曲线，并与现行设计标准中提供的相应曲线进行了比较。本文的结构如下：第2节介绍了疲劳测试中测量疲劳应力的方法；第3节详细介绍了具体的实验程序和测量技术；第4节对疲劳测试结果进行了比较分析；第5节总结了研究得出的主要结论。
