在现代工业制造当中,铝合金是应用最为广泛的一种有色金属结构材料,在当今的航空航天,汽车,高铁,船舶等工业中有极为重要的应用。铝合金也是当今工业中运用最多的合金材料。铝合金按照加工方式可分为变形铝合金和铸造铝合金两种类型,6061-T6铝合金是变形铝合金中的一种,在航空航天,船舶,高铁板材领域有着非常广泛的运用。目前,国内外学者对6061-T6具有重要应用意义的裂纹扩展规律与疲劳断裂机制的研究主要集中在I型裂纹上,但对其复合裂纹的断裂(复合断裂)机理和疲劳(复合疲劳)特性研究却极为少见。实际工程建设和使用过程中,构件承载情况复杂多变,导致裂纹实际承受的荷载要复杂很多。裂纹并非是单纯的Ⅰ型、Ⅱ型或者Ⅲ型,而是以复杂的复合裂纹存在。复合断裂和复合疲劳机理的研究可以预知复合裂纹在材料中的复合断裂机制,疲劳扩展规律,复合疲劳裂纹扩展速率等参数。在进行抗断裂、抗疲劳设计、结构失效评价及结构剩余寿命估计等方面具有重要的理论和工程意义。本文在采用实验研究,以断裂力学为基础理论,对6061-T6铝合金进行不同加载角度下的Ⅰ-Ⅱ型复合裂纹的断裂机理和疲劳特性进行研究,主要研究工作:1.建立一个完整全面的试验体系,主要由实时图像拍摄系统、MTS 809材料试验机与专用夹具组成。通过该体系完成复合断裂(5个加载角度)与复合疲劳的实验(6个加载角度)。2.观测并记录铝合金6061-T6材料的复合疲劳的实验过程及实验数据,得到材料的疲劳裂纹扩展数据(裂纹长度Δa、循环次数N及开裂角等)。得出疲劳裂纹扩展速率的相关曲线,如Δa-N、da/dN—N、da/dN—(35)a等曲线。计算I型裂纹的应力强度因子,并得到I型裂纹的da/dN—(35)K_I曲线和lg da/dN—lg(35)K_I曲线。分析复合疲劳裂纹扩展速率曲线,分析总结复合疲劳裂纹扩展规律。3.观测并记录铝合金6061-T6材料的复合断裂的实验过程及实验数据,得到承载力与稳定裂纹扩展长度的P—Δa曲线,以及断口形貌,开裂角等,分析总结复合断裂规律。4.通过有限元软件计算出疲劳裂纹分别扩展至1mm、10mm时裂尖附近应力、应变场的情况,并结合实验结果进行扩展机理分析。5.对复合断裂和复合疲劳的两种破坏机制下的复合裂纹扩展路径、断口形貌进行对比观察和分析,寻求其不同的破坏机理与规律。