随着航空航天器服役环境日趋复杂和苛刻,在长期服役过程中,由于受到冲击、疲劳等恶劣因素影响,不可避免地引起结构衰退和损伤,从而对结构运行安全和使用寿命带来危害,因此对其进行结构健康监测和评估十分重要。而光纤光栅传感器(FBG)具有质轻、抗电磁干扰、灵敏度高、易于分布式组网等独特优点,非常适合应用于复杂环境条件下的航空航天领域。为此,本文主要以航天器铝合金金属结构为对象,研究了基于光纤光栅传感器的金属结构冲击和疲劳裂纹扩展监测方法。主要工作包括以下几方面:首先,针对航天器结构健康监测中分布式光纤光栅传监测系统构建的应用需求,研究了基于穿舱接插器和光开关的分布式光纤光栅监测系统。实现了针对嵌入穿舱接插器的光纤光栅解调系统传输性能评估,研究了基于不同航天器结构形式的失效传感器网络自修复方法,为后续航天器结构健康监测系统构建提供技术支撑。其次,以铝合金圆筒结构为研究对象,研究了光纤光栅传感器在圆筒结构上的优化配置方式和冲击响应特性,提出利用分形滤波与小波分解进行冲击信号预处理的方法。在此基础上,结合小波包分解技术,提出一种基于小波包频带能量比与三线相交的冲击定位方法,采用“先区域,后坐标”定位思想,实现对圆筒结构低速冲击载荷的快速有效辨识。再次,选取单边缺口铝合金试件为研究对象,借助Abaqus有限元仿真技术,研究了试件结构疲劳裂纹扩展过程对应的应变场分布特性和应变响应随裂纹扩展的规律关系,优化配置了FBG传感器布局形式。在此基础上,研究了光纤FBG传感器中心波长偏移量与疲劳裂纹长度的关系,建立了裂纹长度预测数学模型,实现对铝合金结构疲劳裂纹扩展长度的预测。最后,根据航空航天器服役状态冲击与疲劳实时监测需求,采用LabVIEW图形化软件,分别设计了人机交互监测、数据处理以及可视化显示等功能模块,实现基于光纤光栅传感器的典型结构冲击载荷定位和疲劳裂纹扩展监测功能。