随着现代航空工业的发展，高强、轻质材料如钛合金和铝锂合金薄板在航空器结构中的应用越来越普遍，这些材料的先进连接方法如激光深熔焊的采用也十分广泛。因此，开展钛合金和铝锂合金薄板激光深熔焊接头断裂行为的研究，一方面为推广它们在航空工业中的应用提供设计依据，同时对保证结构的安全可靠性也具有十分重要的意义。 针对TC4、BT20钛合金和1420铝锂合金薄板，本文采用实验及数值模拟的方法研究了激光焊接头的疲劳性能、断口形貌及塑性损伤行为。 本文首先对TC4钛合金薄板母材和激光焊接头的疲劳性能进行了研究。试验结果表明，激光焊接头的疲劳寿命在高应力水平时低于母材的疲劳寿命，而在低应力水平时却高于母材，活性剂的加入对疲劳寿命影响不大；激光焊接后焊缝区有脆性断裂的倾向。 对BT20钛合金用SEM原位观察的方法研究了母材和焊缝在塑性大应变条件下损伤的萌生与演化特征。试验发现，对于母材试样，微孔洞以β相与基体α相界面脱开的方式形核；对于焊缝试样，微裂纹在切应力与正应力共同作用下沿滑移带萌生，在裂纹前端滑移带相交处，应力集中会引发新的微裂纹，并随后与主裂纹相连，从而导致裂纹的“Z”字型扩展。 在宏观上，用连续损伤力学的方法推导出了塑性损伤演化模型，并以弹性模量作为损伤变量对损伤进行了实际测量。试验表明，对于BT20钛合金，模型与试验结果吻合良好，激光焊接头的损伤演化速度高于母材。而弹性模量法不适于1420铝锂合金。 最后，用细观损伤力学的方法，采用修正Gurson模型对BT20钛合金和1420铝锂合金激光焊接头的损伤演化行为进行了模拟计算。计算结果表明，钛合金激光焊接头的损伤发生在母材，铝锂合金激光焊接头的损伤发生在焊缝。对于两种不同类型的焊接接头，损伤发展均随焊缝宽度的增加而加快。