多部位损伤(MSD,Multiple Site Damage)问题的提出起源于1988年Aloha事故,多裂纹的连通造成了蒙皮结构的破坏。此后,人们发现该问题普遍存在于飞机、火车、桥梁等工程结构中。疲劳裂纹的存在削弱了结构损伤容限特性,严重影响了其使用寿命。因此,需要精确的结构健康检测技术来对结构演变趋势进行预测分析,以保证结构在设计寿命内的安全性和可靠性,并节约成本。针对机身蒙皮结构疲劳裂纹特征,重点研究了一种基于非局部模型的毗域动力学裂纹演变模型。主要研究内容有:第一,非局部模型方程的建立。首先介绍了故障预测与健康管理领域的研究现状,针对实际的工程需要,引入了毗域动力学的非局部理论,这是研究的理论基础。然后针对传统微分方法在处理不连续现象的困难,从非局部的角度对不连续现象进行重新定义,通过构建粒子间的非局部作用力函数,建立关于非局部模型的积分方程,避免了裂纹处导数不存在的奇异性。第二,对机身蒙皮结构疲劳裂纹的仿真。针对含孔机身蒙皮结构的多部位损伤问题,对裂纹演变问题的非局部模型方程进行离散化,给出了二维机身蒙皮结构在载荷作用下的孔边疲劳裂纹扩展的计算格式,通过编程得到机身蒙皮结构的离散数据并实现了离散数据的可视化,最后得到单孔、双孔和多孔的机身蒙皮疲劳裂纹仿真结果。第三,对机身蒙皮疲劳裂纹仿真模型的修正。针对机身蒙皮的实际疲劳裂纹情形,通过物理机理对第二部分的仿真模型进行修正,提高了模型的仿真效果,并与传统的扩展有限元方法仿真结果进行了比较。研究结果表明:毗域动力学方法提供了一种非局部方法,从微观角度解释了裂纹的形成,可用于裂纹演变问题的模拟仿真,该方法避免了网格依赖性,为故障诊断与预测问题提供新的解决方法。图29幅;表10个;参54篇。