因开孔、加工缺陷、腐蚀等因素产生的缺口广泛存在于各类机械装置中(如压力容器、管道等),由于缺口会造成局部应力集中,削弱设备的整体强度,对于其安全状态具有较大的影响。因此,本文针对含缺口结构采用数值模拟、理论分析、实验测试等方法,研究含缺口结构的应力集中及极限载荷情况,对于保障设备安全具有明显意义。针对双边缺口平板模型和中心缺口平板模型,通过有限元方法得到了缺口尖端附近区域的应力分布情况,结果表明两种类型缺口尖端区域应力场分布规律大致相同,均为三向应力状态;根据有限元分析结果,采用数值积分方法计算了缺口尖端的应力集中系数,采用多节点应力外推法计算了缺口尖端的等效应力强度因子,并将有限元方法得到的结果与理论解进行对比,结果表明有限元结果的误差低于10%,具有较高的可靠性。采用有限元方法对中心缺口平板模型和双边缺口平板模型缺口尖端的应力分布情况进行了分析,得到了应力集中系数和等效应力强度因子随缺口几何参数的变化规律。基于含裂纹结构的失效评定模型提出了含缺口平板的极限载荷预测方法,采用这一方法对双边缺口平板模型和中心缺口平板模型进行了极限载荷预测,并与实验测试结果进行了对比分析,结果表明两种方法得到极限载荷的最大偏差为16.87%,表明本文提出的极限载荷预测方法具有较高的可靠性。采用本文提出的方法分析了缺口过渡半径和缺口角度对双边缺口平板极限载荷的影响规律,以及缺口宽度、缺口角度对中心缺口平板极限载荷的影响规律。