梁结构作为常见的重要组成部分广泛应用于各种工程结构中。然而,在长期振动环境作用下,梁结构不可避免的会产生裂纹,且裂纹多为复合裂纹形式。复合裂纹之间存在耦合关系,且复合裂纹影响结构的振动疲劳特性及疲劳寿命,严重影响机械设备的安全可靠运行。由于梁结构振动疲劳机理的复杂性,在振动疲劳虚拟仿真试验研究和试验技术方面还不够深入。因此,深入开展含复合裂纹梁结构的振动疲劳耦合机理和试验研究具有一定的理论意义和工程应用价值。本文运用理论分析和试验研究相结合的方法开展含复合裂纹梁结构的振动疲劳试验与虚拟仿真技术研究。主要研究内容如下:建立含复合裂纹的梁结构动力学模型。首先,利用有限元位移法构建复合裂纹梁单元有限元模型;然后考虑复合裂纹线性耦合关系,推导出复合裂纹梁单元的动力学方程;最后采用有限元法将含复合裂纹梁结构分成多个单元,运用拉格朗日方程建立含复合裂纹梁结构的动力学模型。基于所建立的复合裂纹梁结构动力学模型,对复合裂纹梁结构的振动疲劳特性进行分析;然后运用同步分析法和半波理论推导裂纹扩展速率方程;最后基于修正的Paris公式建立含复合裂纹梁结构的疲劳裂纹扩展寿命估算模型。探明复合裂纹梁结构的振动疲劳耦合机理。为开展含复合裂纹梁结构的振动疲劳试验研究,设计一款可保证多个试件振动激励环境相同的机械式振动疲劳试验台;再采用锤击法和周期位移激励试验测得复合裂纹梁结构的固有频率、加速度响应和疲劳寿命;最后对相关试验结果进行分析,从而为开发振动疲劳虚拟仿真试验系统提供试验数据支撑。基于复合裂纹梁结构动力学模型,结合MATLAB软件GUI功能设计振动疲劳虚拟试验系统;再运用复合裂纹梁结构动力学模型,结合MATLAB编程功能,对复合裂纹梁结构进行固有频率、加速度响应和疲劳寿命仿真计算;最后通过仿真数据与试验结果对比分析,验证复合裂纹梁结构动力学模型的正确性和振动疲劳虚拟仿真试验系统的可行性。