疲劳失效广泛存在于机械结构和工程构件的服役寿命过程中,而且往往表现为较为复杂的多轴疲劳失效。这是因为一方面结构件常常承受着比较复杂的多轴载荷的作用;另一方面则是因为即使是在单轴载荷作用下,由于缺口缺陷等几何不连续特征的存在,结构件局部区域仍会处于多轴应力应变状态,导致出现多轴疲劳破坏。因此,多轴疲劳失效问题在工程实际中普遍存在,对金属结构件在复杂多轴状态下的疲劳寿命进行有效的预测具有重大的理论意义和工程实践价值。本文对金属光滑试件和缺口试件在多轴加载尤其是多轴非比例加载情况下的疲劳寿命预测进行了一些尝试,其主要工作如下:(1)针对薄壁圆管试件在拉-扭复合加载下的应变状态进行分析,发现在存在不同相位差的非比例加载情况下圆管试件各个材料面上剪切应变的幅值大小体现出一定的规律性。根据这一发现提出了一个新的计算多轴加载路径非比例程度的方法,以此来考虑多轴载荷路径对疲劳寿命的影响。利用相关文献中的6061铝合金的多轴疲劳试验数据验证了本文中计算方法的可行性,并将其精度与其他方法进行了比较。(2)对现有的基于临界面法的低周疲劳寿命模型进行了回顾和总结,针对其不足提出了一种能够考虑非比例附加损伤效果的低周疲劳寿命模型。新的模型通过引入一个非比例附加损伤系数,综合考虑了多轴载荷路径和材料附加强化效果对疲劳寿命的影响。利用8种材料9种载荷路径的多轴疲劳试验数据对该模型的寿命预测精度和材料适用范围进行了验证。(3)根据缺口件在拉-扭比例加载和非比例加载的实际受载情况,利用ANSYS Work Bench软件对LY12CZ铝合金缺口试件在不同载荷情况下的应变响应进行了弹塑性有限元分析。根据缺口件疲劳危险点处的应变状态,采用本文提出的低周疲劳寿命模型结合局部应力应变法的基本思想对缺口件进行了等效损伤参量的计算和疲劳寿命预测。针对预测结果极度保守的情况,采用TCD方法(Theory of Critical Distances)进行了修正,预测结果较好。