裂纹广泛存在于工程结构系统中，被称为“裂纹顽魔”。为保障机械循环载荷作用下工程结构和机械零部件的可靠性与安全性，疲劳裂纹扩展问题与寿命预测成为关注的焦点。裂纹扩展分析常采用有限元迭代求解，需重构网格，导致求解精度低、计算成本高。因此，本文利用断裂力学理论，针对各向同性、正交各向异性材料板结构，基于扩展有限元方法，开展裂纹扩展模拟，继而构建预测模型，进行疲劳寿命预测。　　针对各向同性板结构，进行裂纹扩展分析和疲劳寿命预测。首先进行裂纹尖端应力强度因子的扩展有限元迭代求解，然后依据预测模型建立裂纹长度与应力强度因子的非线性映射关系，求取中点应力强度因子；最后利用断裂力学理论中应力强度因子与疲劳寿命的函数关系预测疲劳寿命。此外，依据疲劳寿命预测模型，获得一定裂纹长度下的应力强度因子，作为扩展有限元每次迭代过程中应力强度因子的校验值，进一步提高扩展有限元求解精度。通过几个算例模型验证了方法的有效性。　　依据正交各向异性材料断裂力学特点，在各向同性裂纹板疲劳寿命预测的基础上，开展正交各向异性复合材料板结构扩展有限元分析与疲劳寿命预测。首先进行裂纹尖端应力强度因子的扩展有限元迭代求解，然后根据Paris方程和预测模型构建裂纹长度与疲劳寿命的非线性映射关系，从而预测疲劳寿命。此外，依据疲劳寿命预测模型，内插获得一定裂纹长度下的应力强度因子，作为扩展有限元每次迭代过程中应力强度因子的校验值。典型算例验证方法的准确性和合理性。　　最后，搭建实验装置，开展不同裂纹工况下的裂纹板疲劳实验研究，验证本文所提出的方法。