工程中,任何结构都存在不同程度的损伤,多数以裂纹模式存在。受外部激励作用,结构可能同时产生振动和疲劳现象,两者之间相互耦合,从而引起新的科学问题。本文以典型结构件的共振疲劳试验结论为理论分析的依据,基于局部柔度理论,透过振动分析与疲劳裂纹扩展理论研究裂纹梁和裂纹板的振动疲劳耦合效应,探讨裂纹扩展下的结构振动行为与振动对疲劳裂纹扩展的影响。主要研究内容和学术贡献如下:试验方面,设计了激振器激励的振动疲劳试验系统,提出了共振频带激励的结构寿命测试方法。以典型结构件为对象,完成了不同工况下的结构共振疲劳试验。透过试验现象观察和试验数据分析,发现了影响结构振动疲劳寿命的诸多因素,并讨论了各因素与振动疲劳寿命之间的内在联系。理论方面,基于断裂力学和能量原理,推导了横向裂纹梁的局部柔度模型,计算了典型加载时常见形式裂纹均匀梁的局部柔度系数。以裂纹梁为对象,提出了裂纹梁的振动疲劳寿命分析方法,着重考虑结构响应特性随疲劳裂纹扩展的变化。分析时,通过复弹性模量引入阻尼损耗因子,Paris方程模拟裂纹扩展,同步分析方法考虑振动与疲劳的耦合效应。分析后发现,激励频率、阻尼以及模态等对疲劳裂纹扩展具有重要影响,共振疲劳裂纹扩展的阻尼效应十分明显,第一阶共振疲劳破坏尤为严重。然后,考虑裂纹呼吸行为对振动与疲劳的作用,利用双线性弹簧模型描述裂纹呼吸行为,通过Galerkin方法把裂纹梁简化为单自由度系统,基于刚度时变性建立裂纹梁的参数振动方程,结合Coulomb干摩擦模型和能量耗散理论推导摩擦阻尼损耗因子,应用广义Forman方程模拟裂纹扩展。研究表明,裂纹闭合使梁的固有频率下降速度减缓,缩短振动疲劳寿命,呼吸行为引发参数振动,导致振动不稳定,摩擦阻尼对共振疲劳寿命影响显著。以裂纹板为对象,建立了裂纹板的振动模型,并讨论振动参数对板疲劳裂纹扩展的影响。理论推导时,把结构裂纹等效为附加外载荷,由力学平衡原理推导含裂纹项的板振动方程,通过Rice和Levy得到的应力关系式形成裂纹项,经Galerkin法把双边悬臂裂纹板简化为单自由度系统,再根据Berger方法考虑面内载荷得到含二、三次非线性项的振动方程。结果显示,结构尺寸、疲劳裂纹及激励力等参数对裂纹板的振动行为具有明显的影响,阻尼、激励幅值和激励频率等对疲劳裂纹扩展寿命的作用不容忽视。最后,推广理论研究成果,提出一种简易的考虑耦合影响的结构振动疲劳寿命分析方法。通过典型试验件的共振疲劳寿命计算验证分析方法的合理性。结果表明,该寿命分析方法简单易行,给工程结构的振动疲劳寿命分析提供了一种思路。