疲劳破坏是工业金属构件破坏的主要形式之一,且疲劳断裂在各种破坏形式中最具有危险性,因此金属材料的疲劳可靠性研究一直备受机械、力学、航空和材料学科工作者的关注。然而受限于金属疲劳破坏的众多不确定因素(如构件几何形状、材料性能、作用荷载等),如何准确地评估金属材料的疲劳损伤已成为科研工作者的研究热点与难点。由于疲劳问题的复杂性,传统的疲劳损伤研究方法大多只能在特定条件下使用,缺少一套通用性强且较为准确地预测疲劳损伤的研究方法。为了更好地预测金属材料的疲劳损伤失效行为,本文基于随动硬化本构模型和最大熵断裂模型(Maximum entropy fracture model,MEFM)相结合的渐进损伤模型,结合数字图像相关(Digital Image Correlation,DIC)方法,建立了一种金属材料疲劳损伤演化的分析方法。通过实验与模拟结果的对比分析,对紫铜T2疲劳损伤失效行为进行了研究,并分析验证了最大熵疲劳损伤演化分析方法的有效性。首先,以紫铜T2为材料设计出两种形状的实验样本(单边缺口和双边缺口试样),并通过单边缺口疲劳试验的拉伸段信息,采用了DIC和反演分析的方法获得该材料的力学性能参数。根据随动硬化本构模型理论公式,利用反演得到的相关力学参数拟合出本构模型参数c和?。基于DIC获得了单边缺口试样在疲劳试验过程中的位移场和应变场信息,并结合有限元模型信息和试验机数据,得到了该模型的位移边界条件以及单边缺口试样的实验荷载位移响应曲线。通过单边缺口试样滞回曲线的走势,分析了疲劳实验过程中损伤的变化规律。然后,将随动硬化模型与最大熵断裂模型程序化,并利用非局部平均化和循环跳跃法分别解决了网格依赖性问题和计算时间冗长问题。根据最大熵断裂模型的理论公式,明晰了材料质点的损伤与材料整体的塑性累积耗散具有相关性。基于单边缺口试样的实验信息,通过有限元模拟分析,反演得到了损伤累积参数k_?。将实验与模拟的荷载位移响应曲线、单个循环下的荷载位移曲线、特征点上的场信息以及裂纹走势进行对比分析,证明了疲劳数值模拟的精准性,进而证明了该疲劳研究方法的可行性。采用与单边缺口试样相同的实验方法,获得双边缺口试样的试验荷载位移响应曲线和有限元模型的边界条件。结合单边缺口模拟过程中获得的模型参数(本构参数与损伤累积参数)和双边缺口有限元模型,完成了双边缺口试样的疲劳模拟。双边缺口实验与模拟对比结果验证了本文所提出的疲劳损伤研究方法的通用性。最后,将该疲劳研究方法应用到微电子封装领域,开展了循环加载下芯片器件中互连焊点的失效实验。基于互连焊点的剪切疲劳实验结果,采用相同的方法获取模型参数。通过实验与模拟结果的对比,验证了该方法在焊点试样中的适用性。研究结果表明,本文提出的疲劳损伤研究方法,为宏观金属和焊点合金的疲劳损伤研究和寿命预测提供了一种新思路。