梁是广泛应用航空航天与机械工程等领域的基本构件。由于加工、制造或装配等需要,经常会在梁的表面位置开设缺口,使得缺口部位则成为应力集中的重要位置。尤其是在振动载荷的作用下,缺口位置则是裂纹萌生、扩展甚至断裂的关键部位。因此,深入研究缺口梁的裂纹扩展预测方法对于提高动力机械结构的安全可靠性具有十分重要的意义。本文以V型缺口悬臂梁为对象,结合模态频率和裂纹扩展试验结果,提出一种基于模态频率的裂纹扩展预测方法。本文完成的主要工作包括:1)搭建了悬臂梁模态频率与裂纹扩展测试试验系统,设计了含V型缺口的梁试件。采用交替法,完成了不同裂纹参数条件下的力锤激励模态频率测试和裂纹扩展测试。采用傅里叶变换,分析了缺口梁的模态频率随裂纹扩展参数的变化规律。在此基础上,揭示了模态频率与裂纹扩展之间的内在联系;讨论了缺口位置应力应变随裂纹扩展的变化机制以及模态频率变化与振动循环次数之间的内在联系;建立了V型缺口梁的振动疲劳裂纹扩展曲线。2)以实验测试采用的V型缺口梁为对象,基于ABAQUS软件建立了悬臂梁的动力学有限元模型。通过实验结果,验证了动力学模型的合理性。在有效的有限元模型基础上,计算了悬臂梁缺口位置的表面应力幅值及裂纹尖端位置的应力幅值,分析了悬臂梁的谐响应。同时,比较了有限元计算结果值和试验测试结果值,为裂纹扩展预测提供参考。3)利用裂纹扩展长度定义损伤,并以结构的第一阶模态频率下降率为损伤指标,拟合出以频率下降率为自变量、损伤为因变量的三次多项式。基于已提出的损伤疲劳寿命指数模型,利用试验测得的寿命和定义的损伤,拟合出该指数模型的未知参数。结合指数损伤模型和拟合的损伤表达式,提出一种适用于悬臂梁的寿命预测模型。最后利用实验结果验证了损伤预测模型的合理性。