为了对接近实际使用条件下的材料与构件疲劳裂纹扩展的进一步研究，颜鸣皋指出迄今还仍处于发展阶段，其中一些具有应变时效和相转变的复杂合金和高强度钢等的研究，还仅仅是开始。为此，他进一步提出如下几点建议：
为了促进国民经济与宇航工业的发展，加速实现我国四个现代化，建议在全国统一规划下，突出重点，合理分工，密切协作，及时交流在材料疲劳断裂的研究中的进展，努力做好下列几项工作：
（1）在宏观与微观相结合的基础上，探索材料疲劳裂纹的形成、扩展与断裂中的力学行为、物理本质和化学过程，特别是在接近实际使用条件下和接近门槛值范围内的裂纹扩展行为、断口形态和裂纹尖端范性区的应力应变场及其精细结构的研究。同时，有关单位也应开展一些在真空下和环境介质中的单晶体和大晶粒试样的基础研究，找出材料在循环载荷下范性变形的基本规律，以指导一般的应用研究与生产实践。
（2）结合设计、生产与使用的需要，开展材料的过载效应、随机加载、多向应力以及温度与介质综合作用下疲劳、断裂的研究。掌握材料在实际应用中疲劳裂纹的形成和扩展规律，为设计选材、寿命估算、改进材料与工艺提供必要的科学依据。此外，通过设计、材料与工艺相结合，解决如何对应力集中点与材料质量的控制问题。
（3）积极掌握与运用国内外先进技术，发展电子金相断口术、透射薄膜观察、高速与全息摄影、能谱分析、声发射、细聚焦X射线衍射与应力分析、程序控制力学试验、无损探伤技术，以及电子计算机的应用等，大力开展应变疲劳、低应力疲劳、高温与腐蚀疲劳，以及多轴向和变频率等试验方法的研究，为工程设计与施工提供大量准确可靠的试验数据，并为进一步开展疲劳断裂研究创造更有利的条件。
（节选自《金属疲劳裂纹扩展规律及其机制》，颜鸣皋，第一届断裂力学与断裂物理会议论文集，武汉，1978，179）
应用研究的三个“三结合”指导思想
随着我国航空工业的进一步发展，我国航空工业已经由最初的仿制阶段向自行设计阶段转变，为了解决航空材料为新机种设计和原有机种定寿、延寿服务的问题，颜鸣皋早在1978年，就正确地提出要实行三个“三结合”的指导思想，即“设计、生产、使用三结合”，“材料、工艺、测试三结合”，以及“结构强度、材料力学、显微组织三结合”。
为了进一步阐明“三结合”的思想与作用，颜鸣皋结合实际体会，分别在“金属加工织构形成机制”、“金属疲劳门槛值（ΔKth）的预测”、“晶体取向对定向合金性能的影响”、“加载程序对疲劳寿命的影响”和“过载模型修正及其应用”等论文中进行了详细的微观与宏观相结合的精辟分析，为如何开展材料的应用研究和应用基础研究提供了典型范例。
1.金属加工织构形成机制
（1）织构形成机制分析
对具有FCC晶型的金属，拉压织构遵循Schmid&；Wever的滑移、晶体转动机制；例如，铝合金压缩织构可按Taylor的“最小变形功”原理进行计算，Boas &； Schmid的晶体滑移、流动（减薄）更加适合，以及Pickus &； Mathewson的“有效分解切应力”FCC机制（cosχ cosλ cosz）。
（2）宏观与微观相结合分析
上述机制存在的主要问题是，虽然可适用于FCC结构的拉、压和轧制变形，但不均匀变形如“形变带”、晶体转动（压50°，变90°）的情况就不一定适用。
为此，需要结合微观分析：分析晶体转动的最终稳定位置，晶体对称性（不转动）的情况是立方晶体一般[100]，[110]，[111]，而六方晶体一般为[0001]，[101-0]，[112-0]等。确定理想拉伸与压缩及轧制变形45°锥体的位置预测，最终可以验证实际理想织构类型。
2.金属疲劳门槛值（ΔKth）的预测
在材料损伤容限设计原则和破损安全设计等先进长寿命设计思想中，材料的疲劳裂纹扩展门槛值ΔKth是决定设计计算的关键材料参数之一，如何计算和测试DKth值是材料应用研究的难点之一。颜鸣皋在研究中，结合“宏观与微观”相结合的原理，进行了理论与实际分析，是典型例子之一：
首先，通过宏观分析，Rice提出的裂纹尖端塑性区ω。
ω=1/2π（ΔK/σy）2
按Antolovich等人的应变分布计算后得到DKth的计算值
ΔKth=2Ey[（EEt）/2σy]（1+n）/2（2πρmin）1/2
Weiss的近似解，取n≈1时，可得到DKth的计算值
ΔKth=EEy（2ρminπ）1/2
然后，通过微观分析，根据裂纹尖端根部范性钝化机制和不同晶体的柏氏矢量关系，对上述的计算结果进一步优化条件如下
da/dN（ΔKth）≈10-7~10-8mm/周
ΔKth=EEy（2ρminπ）1/2（1-R2）
按上述计算公式，其计算值与试验值也取得较好的吻合结果。
3.过载模型修正及其应用
飞机起降、突风等造成过载，产生“过载延迟效应”，使一般采用线性叠加法（LAM）计算结果过于保守，不同过载程序对铝合金裂纹扩展速率和总寿命的影响。
（1）过载模型
过载模型分类：
①残余压应力：Wheeler，Willenborg。
②裂纹闭合效应：Maarse，Matshuoka。
（2）宏观和微观相结合分析
主要影响因素分析：
（1）过载塑性区：阻止裂尖延伸；
（2）尖端闭合效应：阻止裂尖张开；
（3）塑性区应变：影响裂纹扩展速率。
误差值
通过上述“金属加工织构形成机制”、“金属疲劳门槛值（ΔKth）的预测”、“晶体取向对定向合金性能的影响”和“过载模型修正及其应用”等实际案例的微观与宏观相结合的精辟分析，为如何开展材料的应用研究和应用基础研究提供了范例，说明了颜鸣皋在航空材料应用研究方面的三个“相结合”思想可有效解决具体实际问题。
（根据“颜鸣皋2005年度相关学术报告”整理。）
航空材料应用研究的地位和作用
颜鸣皋指出，应用研究在材料研究中具有重要的地位和作用，它是科学研究转化为生产力的中心环节，起着承前启后的桥梁作用，也是科学技术发展的重要基础。
颜鸣皋就应用研究与基础研究、发展研究的辩证关系，提出了材料基础研究、应用研究和发展研究是研究工作中的三个重要环节，三者是相互联系、相互促进和相互衔接的统一整体。总结出了航空材料应用研究具有的“多学科、跨行业”交叉应用的基本内涵。其中，主要学科包括材料学（含材料物理、物理化学、高分子物理、连续与断裂力学等），材料加工工程（含铸、锻、焊、热处理、非金属成形等），理化测试（含物理、化学分析、无损检测），以及新兴学科（含计算机、微电子学、激光光导等）；主要行业包括产品设计、工业生产、使用维护等。
颜鸣皋总结多年来航空材料研究与发展中正反两方面的经验教训，正确提出了材料应用研究的科学程序，将其归纳为“设计是主导、材料是基础、工艺是手段、测试是保证、使用是检验”，并阐明了其相互的辩证关系。
设计是主导。材料应用研究是具有明确的实际目标，取得尽可能大的技术和经济效益的科研活动。因此，设计工作者首先根据产品在具体使用条件下应力、温度、寿命、环境条件的主要参数和选材的初步方案，以及对材料应用性能数据的要求，对于一些重要的结构件，通过理论分析和特殊对比试验加以验证。
材料是基础。根据设计部门的初步选材方案和对材料的要求，材料研制部门有必要对选材进一步论证和分类，哪些属于沿用现有的，哪些是仿制性的，哪些是新探索的。一般前者是大多数，是沿用现有材料，或对其成分、热处理制度作调整；或增加一些强化和防护措施，即满足要求。对于出现故障和不能完全符合设计要求的，要及时反馈给有关设计部门，使选材与设计参数更符合实际。材料研制中，有的还应提供一些断裂力学数据和在不同环境下与变载下的材料性能数据。
工艺是手段。要得到性能合格、质量稳定、使用安全的零部件，必须大力开展工艺研究，特别要加强热工艺的基础研究，解决工艺的配套问题。以铸造空心定向涡轮叶片为例：除进行合金的成分、性能和组织的研究外，要相互配套的课题还很多，在熔铸工艺上，要解决定向凝固工艺及其成分组织的质量控制问题；型芯、蜡模、涂料及其制造工艺问题；焊接与防护材料及其工艺问题；尺寸壁厚与缺陷检验技术及标准问题；叶片力学性能试验与模拟试验等问题。复合材料零部件对于“设计、生产、使用”和“材料、工艺、测试”相结合的要求更为紧密和突出。
测试是保证。为了保证选材及零部件工艺的性能合格，质量稳定，使用可靠，必须加强测试技术与鉴定工作，其中材料与工艺的质量控制和寿命确定是测试研究的两个主要任务。测试研究的范围很广，在质量控制任务中，包括理化分析、工艺性能、金相观察（含故障分析）、无损检测以及材料与工艺的标准及技术文件的制定等。在寿命确定任务中，包括断裂性能、疲劳性能、计算模型与方程、模拟试验以及计算规范的制定等。配合先进的安全寿命与损伤容限设计，还要提供大量的疲劳与断裂性能数据。这些数据还要经过严格的数据处理，提出不同置信度、存活率及标准误差，同时还要提供在使用条件下，如多向、变载与随机载荷，不同温度和介质条件下的寿命试验及其计算模型和力学方程。为此，必须采用先进的测试技术和先进的仪器、设备。
使用是检验。航空产品设计方案、选材和工艺选择要在实际使用中得到最终的检验。材料应用研究的最终目标是实际零件在飞行中使用安全可靠，又便于维护修理，一般要求通过部件试验、台架试车、领先飞行，然后到成批生产使用中加以考验。因此，应用研究的成果也只有在实际使用中才能转化为生产力，取得其技术、经济效益。还应指出，飞行器设计中为了减轻重量，提高推重比和考虑更换零件的难易程度，在应用研究中还必须考虑其检验周期，即在设计寿命期间，如何对裂纹的监控与检验，以避免在检验周期内突发灾难性事故。
颜鸣皋在总结航空材料应用研究特点及其规律的同时，始终没有忘记如何规划应用研究的可持续发展方向和坚持的原则，并在有关场合提出了自己的如下几点建议：
（1）制订一个“全面规划”：在科学发展观的指引下，根据型号需求牵引、技术发展推动的原则，对一些重点项目制订出探索研究、应用研究和发展研究的全面规划和实施计划，力争近期在一些重要航空材料的研究水平接近或达到世界先进水平。
（2）重视“三结合”原则：在制订和实施应用研究过程中，注意材料、工艺、测试，设计、生产、使用三结合。
（3）处理好“三个关系”：在结果和分析中，要认真处理好“继承和发展”、“宏观与微观”、“理论-实践”的关系。
（4）抓好“四个环节”：在应用研究中要抓好“资料分析”、“试验设计”、“结果分析”、“实践检验”，创造有自主创新性的成果。
（5）在开展材料应用研究中必须加强应用基础工作，包括材料的疲劳与断裂研究和失效分析工作，重视工艺过程的基础研究和质量控制研究，同时还必须切实做好材料的发展和工程化工作、技术队伍的建立与培养等。
（以上文章根据颜鸣皋的相关学术报告整理）