由于实际工程的需要,构件局部往往出现几何不连续的情况,如沟槽、键、孔、接头等不规则结构,导致应力集中,同时缺口尖端局部在多轴应力状态下服役。目前,单轴疲劳问题在理论和试验研究方面都有了较深入的研究,而多轴疲劳损伤机理相对复杂,仍需进一步深入研究,且实际工程构件大多在多轴应力状态下服役,所以对多轴疲劳问题的深入研究具有一定的理论意义和实际工程应用价值。本文以轴类缺口构件为研究对象,借助理论推导、数值分析及多轴缺口疲劳试验相结合的方法,研究多轴缺口构件的疲劳损伤机理及寿命预测方法。主要研究内容如下:(1)提出一种缺口构件临界面位置确定的方法。对缺口构件进行实体建模,在ANSYS里定义物理模型的约束和载荷方式,计算得到缺口危险点处的应力应变状态,定义塑性应变能密度为损伤参量,通过坐标变换矩阵计算得到最大应变能密度所在平面,定义其所在位置为临界面位置。(2)临界面能量法以临界面上能量参数作为损伤参量,以能量法为基础,利用临界平面概念预估脆性和塑性材料的多轴疲劳寿命。该模型可以根据不同材料和应力状态自动改变临界平面方向,同时借助Mroz-Garud硬化准则,明确地考虑了非比例附加强化的影响,克服了以往模型由于只使用应变项,不能考虑非比例附加强化的缺点。(3)基于损伤力学-临界面法提出了多轴非线性疲劳寿命预估模型。该模型考虑临界面上剪切应变和法向正应力对裂纹萌生和扩展的贡献,同时考虑非比例附加强化效应对疲劳寿命的影响,且该模型适用于比例/非比例、对称/非对称载荷。经试验验证,此模型预估结果与试验结果相吻合。