超弹性Ni Ti合金广泛地应用于航空航天、生物医学、土木工程和汽车工程等领域,这些超弹性Ni Ti合金器件在服役过程中经常承受不同频率的循环载荷作用,反复的马氏体相变导致其超弹性的退化,即发生功能性疲劳;同时,反复的马氏体相变及累积的相变诱发塑性导致材料内部的损伤不断累积,最终导致结构疲劳失效,即发生结构性疲劳。因此,超弹性Ni Ti合金的循环相变及疲劳失效行为受到广泛关注,成为当前智能材料研究领域的热点和难点。目前,大多数实验研究主要关注单轴载荷下超弹性Ni Ti合金的率相关循环变形行为,而对于更符合实际服役环境的多轴循环载荷,尤其是非比例多轴循环载荷下的率相关相变棘轮行为实验研究较为缺乏。此外,现有的宏观热-力耦合本构模型大多未考虑超弹性Ni Ti合金相变棘轮行为的各向异性,以及非比例多轴载荷下的马氏体重定向,因而不能有效描述不同加载速率和加载路径下的率相关多轴相变棘轮行为。另外,超弹性Ni Ti合金在单轴拉伸、纯扭及多轴载荷下的疲劳失效行为研究也有待深入,考虑加载速率和加载路径相关性的疲劳寿命预测模型仍有待发展。因此,有必要对超弹性Ni Ti合金开展不同加载速率和加载路径下的循环变形及疲劳实验,揭示其相变棘轮及疲劳失效行为对加载速率和加载路径的依赖性,并建立能够合理描述该合金率相关多轴相变棘轮行为的热-力耦合本构模型及合理预测疲劳失效行为的疲劳寿命预测模型。为此,本文针对超弹性Ni Ti合金微管在不同加载速率和加载路径下开展了系统的相变棘轮行为和疲劳失效行为实验和理论研究,主要研究工作包括:（1）对超弹性Ni Ti合金微管开展了不同加载速率下的单轴拉伸、纯扭、拉-扭比例和非比例加载的应力控制循环相变实验研究。归纳了不同加载方式下超弹性Ni Ti合金的相变棘轮行为演化规律,讨论了加载速率对该合金相变棘轮行为演化过程的影响,揭示了超弹性Ni Ti合金微管拉-扭各向异性率相关相变棘轮行为的演化特性。同时,讨论了非比例多轴加载路径下相变棘轮行为对拉-扭加载次序的依赖性。（2）在小变形框架下,将总应变分解为弹性应变、热膨胀应变、马氏体相变应变、马氏体重定向应变、相变诱发塑性应变及重定向诱发塑性应变六个部分,通过热力学第一、第二定律及热边界条件,推导出各部分热力学驱动力及热平衡方程表达式,并在相变硬化抗力及塑性滑移抗力中引入基于偏应力张量第二不变量J2的各向异性修正因子,建立了能够合理描述超弹性Ni Ti合金率相关多轴相变棘轮行为的热-力耦合本构模型。（3）通过系统的应力控制疲劳实验,对超弹性Ni Ti合金的疲劳寿命及损伤累积规律进行分析,揭示了疲劳寿命对加载速率和加载方式的依赖性,归纳了影响损伤累积和疲劳寿命的主要因素。进而将总损伤分为相变诱发损伤和塑性诱发损伤两部分,建立了考虑加载速率和加载方式对损伤累积影响的损伤演化方程及疲劳寿命预测模型,合理预测了超弹性Ni Ti合金在单轴、纯扭和不同多轴加载路径下的率相关损伤演化规律,预测的疲劳寿命均位于2倍误差带内,且绝大多数数据点分布在1.5倍误差带内。