烧结粉末材料由于具有较高的材料设计自由度、低制造成本、稳定的零件质量、高生产效率以及高度的加工自动化等优势,在机械、汽车、船舶及航空工业已经得到广泛应用。国内外对烧结粉末材料的力学性能研究到目前为止的工作只是停留在低载荷、线弹性和试验积累阶段,材料非弹性行为和多轴低周疲劳寿命的研究并不充分,因此,量化烧结粉末材料高载荷下力学行为演化规律及其影响因素以及研究多轴组合载荷下多轴低周疲劳寿命具有重要意义。本论文针对烧结粉末材料损伤演化及力学行为影响因素进行研究。通过宏观力学试验结合微观组织分析的方法,以连续损伤力学为框架,分析材料损伤演化过程及影响因素,包括加工过程、材料孔隙率及合金元素,定量表征上述因素对材料力学性能,尤其是材料多轴载荷下损伤演化规律的影响。比较不同多轴疲劳寿命预测模型,结合疲劳断口观察,通过误差分析方法,确定适用于烧结粉末材料多轴低周疲劳寿命预测方法。本论文的主要研究内容和结论如下:(1)不同的加工方法对于烧结粉末材料力学性能的影响不同,以加工损伤非均匀性假设为前提,通过损伤力学方法结合材料微观组织分析表征了机械加工影响下多轴载荷损伤演化过程,明确了机械加工过程对于材料力学性能及损伤演化的影响机理。由于机械加工试件表面及亚表面区域存在加工载荷导致的微裂纹,通过微裂纹尺寸确定加工损伤影响区损伤权,使得试件在应力/应变主方向上可以分为加工损伤影响区和母材区,因此试件多轴载荷下的损伤演化由加工损伤影响区损伤权、塑性应变以及应力三轴度三者共同控制。(2)针对烧结粉末材料高孔隙率的特点,通过不同孔隙率材料多轴损伤试验,建立孔隙率与连续介质损伤模型相关参量间关系,表征了孔隙率对于材料损伤演化的影响。建立孔隙率与材料性能参量幂函数关系,结合连续介质损伤力学模型表征不同孔隙率烧结粉末纯铁多轴载荷损伤演化过程;研究表明:孔隙的局部塑性应变会影响材料疲劳损伤机理及累积速率,较大的孔隙率导致材料在较低的应力水平下出现疲劳损伤。(3)通过比较烧结粉末合金及烧结粉末纯铁金相分析、力学性能及损伤演化过程,确定了锰等合金元素对铁基烧结粉末材料力学性能及损伤演化的影响。合金元素导致烧结过程中生成金属间化合物,合金材料显微组织由纯铁时的全铁素体转变为珠光体与铁素体混合相,根据单轴弹性损伤试验结果确定烧结粉末合金损伤仅由塑性损伤组成,合金材料基体颗粒塑性变形能力下降,使得较低的应力水平无法驱动弹性损伤萌生,进而烧结粉末合金塑性强度提高。(4)比较基于应力、应变以及能量准则的多轴疲劳寿命模型对于两种烧结粉末材料多轴疲劳试验寿命预测结果,通过统计学误差分析方法,结合疲劳断口分析,确定了适用于烧结粉末材料的多轴低周疲劳寿命预测方法。基于能量准则模型对于烧结粉末材料多轴寿命预测的可靠性好于基于应变及应力准则的多轴模型,其中含有表征剪应变能和正应变能差异参数的修正Glinka模型对于烧结粉末合金材料预测误差相对最小;疲劳断口分析表明多轴循环载荷下烧结粉末材料疲劳断裂为韧性断裂与脆性断裂的混合断裂模式。