焊接接头广泛应用于航空航天、车辆工程、工程机械和港口机械等许多工程领域，对焊接接头的疲劳应力进行深入研究，可以为这些重大机械装备的产品设计提供指导，对于产品的可靠性和抗疲劳设计具有重大意义。本文以港口散货机械常用的焊接接头为应用背景，基于结构应力分析理论和疲劳试验结果，借助数值计算的方法对焊接接头焊趾处的疲劳应力行为进行了深入研究，主要内容包括以下几个方面： 采用有限元方法研究了焊缝间隙的几何尺寸对非承载和承载十字接头的应力集中系数的影响；采用有限元弹性求解，给出T型焊接接头不同网格划分尺寸与接头焊趾处应力集中系数的关系；考察了采用不同网格尺寸对T型焊接接头表面的应力分布的影响。 对常用的Q235B钢的三类角焊接接头，分别为带纵向立板焊接接头、承载十字接头和带加强板焊接接头，进行了单轴拉伸疲劳试验；这些接头在厚度、宽度和制造工艺上相同，其焊趾处的标称应力相同；对这些接头的疲劳强度曲线进行了分析，获得了焊接试样疲劳强度曲线方程常数m和给定2e6次循环时的疲劳强度(疲劳级别FAT)。 基于结构应力法计算了Q235B带纵向立板焊接接头、焊透承载十字接头和带加强板焊接接头的结构应力集中系数；计算了16Mn典型焊接接头的结构应力集中系数；利用疲劳试验数据和已有的文献疲劳数据考察了结构应力疲劳设计曲线；对比了采用结构应力和名义应力进行焊接接头疲劳评定的结果。 以结构力学平衡原理为基础建立了非承载十字接头的三维结构应力计算公式。考察了焊接接头三维结构应力的应力集中系数与二维结构应力集中系数的区别；给出了非承载十字接头在拉伸荷载作用下三维结构应力集中系数；三维的结构应力计算方法具有网格划分不敏感性。 根据板壳有限单元法给出了焊接接头采用壳单元求解结构应力集中系数的理论基础，推导了壳单元节点力与沿焊缝截面分布力的关系；给出了采用壳单元求解结构应力的详细步骤；首次给出了采用壳单元模拟焊缝时壳单元的厚度参考值，采用该方法与基于平面实体单元求解得到的结构应力集中系数很接近；证实了壳单元建模方法具有很好的网格划分不敏感性；针对T型焊接接头、带加强板的焊接接头和非承载十字接头给出了基于壳单元的结构应力集中系数，给出了非承载十字接头沿焊缝分布的结构应力集中系数的分布。 结合焊接接头结构应力和修改的W(o)hler曲线法给出了新的焊接接头多轴疲劳寿命评定法，该方法适用于焊接接头比例载荷和非比例载荷加载，同时具有网格划分不敏感性；对管板接头进行有限元建模，采用新的壳单元求解技术获得了管板焊接接头分别在弯矩和扭矩作用下的结构应力集中系数；对该管板接头采用本文提出的多轴疲劳寿命估算式进行了疲劳评定，并与文献中试验数据进行了对比；与采用修改的W(o)hler曲线法和欧洲钢结构规范3及其它多轴疲劳评定法的计算结果进行比较，该方法要明显优于已有的这些方法。