船舶的大型化发展导致低周疲劳强度问题日益突出,裂纹扩展规律以及结构的极限承载能力成为了研究的重点。船体结构大多由板板焊接及板筋焊接的结构组合而成,为了简化分析,本文以船体基本结构为研究对象,进行裂纹扩展研究,同时也进行了相关的试验研究,以此来进一步的阐释裂纹的扩展规律。随着循环载荷增加,导致裂纹发生扩展,结构的剩余强度也成为了评估结构强度重点的研究对象。通过研究预制裂纹与疲劳裂纹对剩余强度的影响,使得疲劳裂纹扩展与剩余强度能初步的结合起来进行分析,这对裂纹扩展中剩余强度的变化研究有着重大的意义。本文的主要研究工作如下:(1)系统的阐述疲劳裂纹扩展以及结构剩余极限强度的研究状况,并且对相关的理论进行一定的分析,为后续的工作奠定基础。(2)基于裂纹板低周疲劳试验及有限元仿真,研究了应力场、位移场、裂纹闭合效应、累积塑性应变等的变化规律,着重从应力比、循环次数、裂纹长度等影响因素进行了探讨,为研究低周疲劳裂纹扩展的规律提供了途径。(3)以含裂纹损伤的焊接平板为研究对象,利用裂纹闭合效应法来研究残余应力对裂纹扩展的影响,着重从应力比、最大载荷、过载比、过载次数等方面进行了探讨,从而探究含焊接残余应力的情况下疲劳裂纹扩展规律。(4)本文对板和加筋板进行了疲劳裂纹扩展试验研究,探讨了应力比、最大外载荷、双筋间距等对裂纹扩展寿命的影响。同时采用有限元法计算了板和加筋板最大张开位移,以此表征裂纹的扩展行为,并对相关因素进行了敏感度探讨。(5)为了研究裂纹扩展对结构剩余极限强度的影响,本文主要对预制裂纹和疲劳裂纹试件展开了压缩和拉伸剩余强度进行分析,着重从裂纹长度、应力场、面外变形、载荷水平等方面展开探讨,这为评估疲劳裂纹扩展下的结构剩余强度提供了一定的指导作用。