服役中的各种航空航天飞行器、压力容器、核电站及发电厂等的关键零部件长期处于恶劣的工作环境之中，尤其是在启动和关闭阶段，不仅要承受循环机械载荷的作用，还要承受循环温度载荷的作用，甚至承受环境的氧化作用。这些零部件最容易出现疲劳失效，导致设备故障，最终造成人员伤亡和经济损失。目前对这个复杂过程的机制还没有一个完整性的认识，对它的物理和力学模型的讨论也未能有一个统一的定论。由此可见，深入开展热机械疲劳损伤机理及损伤模型的研究不仅能提高产品设计水平，降低生产成本，还能保证设备的安全可靠运行，有效预防事故的发生，所以对热机械疲劳问题的研究具有重要的理论和工程实际意义。　　本文利用MTS809高温疲劳试验机对镍基高温合金GH4169薄壁管试件进行了应变控制下的不同应变频率、不同机械应变与温度之间相位角和不同机械应变内部相位角下的多轴热机械疲劳试验。并从等温疲劳损伤的角度评价了临界面参数、循环温度和机械应变内部相位差对热机械疲劳寿命的影响，从蠕变损伤的角度评价了轴向应力峰谷值、稳定循环下的轴向应力变化和蠕变持久方程对热机械疲劳寿命的影响，最后对多轴恒幅热机械载荷下的循环应力应变响应进行了分析。　　本文在国内外热机械疲劳研究的基础上以及对试验结果的分析，创新性地提出了一种新的多轴恒幅热机械疲劳损伤模型，该方法依据线性损伤累积原则，考虑把热机械疲劳损伤等效为等温疲劳损伤与蠕变损伤之和。等温疲劳损伤的计算通过外载条件求解临界面（最大剪切应变幅平面）上的疲劳参数，利用最高温度下的疲劳常数和多轴疲劳损伤模型进行计算;蠕变损伤的计算是通过获取一个稳定循环下的温度时间历程曲线和轴向应力时间历程曲线，并按照时间轴分割成若干份，计算每一份的蠕变损伤，由于每一份的温度和应力变化较小，因此可以用恒温和恒定应力来代替，累加所有份数的蠕变损伤，即可确定一个稳定循环下的蠕变损伤。　　使用提出的模型对镍基高温合金GH4169薄壁管试件在多轴热机械载荷下的疲劳寿命进行预测，结果表明预测寿命与试验寿命的误差在两倍因子之内，预测效果良好。为了更好地证明模型的广泛适用性，分别对钴基高温合金Haynes188在多轴恒幅热机械载荷下和镍基高温合金DZ125在单轴热机械载荷下的疲劳寿命进行预测，结果表明预测结果与试验寿命的误差也在两倍因子之内，预测与实际结果也比较吻合。