摘要：本文通过有限元数值模拟和疲劳裂纹扩展试验，研究了铝合金材料在I-III 复合型加载条件下的疲劳裂纹扩展规律。运用有限元数值模拟方法，采用ANSYS的APDL 程序化语言编程建立模型，并对其进行数值模拟分析，得到了在不同的加载情况下裂纹的应力强度因子，裂纹前缘能量场和塑性区半径。在分析I型拉力载荷对裂纹扩展的基础上，着重分析了III型加载对I型裂纹应力强度因子及裂纹前缘能量场的影响。计算结果表明在I型加载的基础上施加III型载荷，KΙ随着III型加载的增大而减小，在裂纹前缘所在直线上是由中间大两头小的分布变为最大应力强度因子向一头移动的分布；环绕裂纹前缘直线的能量总体变大，而裂纹扩展方向在扭矩的影响下变小；裂纹附近塑性区半径增大。为了验证有限元数值分析结果，对铝合金材料的标准CT 试样进行了疲劳裂纹扩展试验。试验在 MTS809电液伺服拉-扭疲劳试验系统上进行。分别得到了在不同的加载状态下的I型裂纹的da/dN K. Δ曲线和I-III 复合型裂纹的da/dN K. Δ曲线。试验结果表明，在I型加载的基础上进行III型静态加载会使疲劳裂纹扩展速率减小，在一定范围内，I-III 复合型疲劳裂纹扩展速率随着III型加载的增加而减小；而在I型加载的基础上进行III型循环加载会使疲劳裂纹扩展速率增大。在一定范围内，I-III 复合型疲劳裂纹扩展速率随着III型加载的增加而增大。
