本文主要研究了两个方面的问题:金属材料的多轴低周疲劳寿命预测和钢框架梁柱焊接结点的地震损伤评估。对多轴低周疲劳问题,首先从疲劳力学角度研究了非比例加载条件引起多轴附加疲劳损伤的主要因素,提出了一种新的多轴非比例疲劳寿命预测临界面模型,采用文献中的不同类型金属材料的多轴疲劳试验数据对已有的临界面模型进行了验证;然后针对土木工程焊接钢结构中的疲劳问题,进行了结构钢及其焊接件的多轴低周疲劳加载试验,对比研究了结构钢基材及其焊接件的循环力学特征和多轴低周疲劳性能;此外,还研究了基于材料常测力学参数进行疲劳性能参数的估算问题。对钢框架梁柱节点的地震损伤评估问题,通过分析两类焊接构造细节的超低周疲劳试验结果,综合已有研究基础,将钢框架结构梁柱焊接节点的地震损伤分为延性塑性损伤和超低周疲劳损伤两部分;结合一个八层钢框架结构工程算例,初步研究了考虑延性塑性损伤和疲劳损伤两种损伤共同作用下,钢框架结构梁柱焊接结点的地震损伤综合评价问题。本论文的主要研究内容如下:基于金属材料循环力学特征的差异和多轴非比例疲劳试验结果的分析,在建立多轴疲劳临界面损伤控制参量时,通过考虑非比例加载路径变化和材料附加强化效应的双重作用,提出了一个非比例影响因子,参照FS临界面准则提出了一种新的多轴非比例疲劳寿命预测临界面模型;利用不同金属材料的多轴非比例疲劳试验数据对比分析了已有临界面模型适用性,并验证了本文建议临界面模型的有效性。完成了多轴加载条件下Q235B结构钢及其焊接件的低周疲劳性能试验。试验结果表明,相比于Q235B钢基材试件,焊接件的塑性变形能力、延性和抗疲劳性能的显著降低;在非比例加载条件下Q235B钢基材和焊接件存在明显的非比例附加强化效应且疲劳强度显著降低;基材试件的抗拉伸和抗剪切疲劳强度相差不大,但焊接试件的抗剪切疲劳强度明显高于抗拉伸疲劳强度。同时,基于多轴疲劳试验结果验证了本文提出的临界面模型对Q235B钢及其焊接试件的疲劳寿命预测具有较好的适用性。研究了基于材料基本力学参数的疲劳性能参数及非比例附加强化效应估算方法,通过分析材料疲劳性能参数与布氏硬度之间的关系,提出了一种基于硬度分区段拟合疲劳性能参数的改进方法。研究表明:本文改进硬度方法对低硬度区的疲劳寿命预测给出了较好的预测结果,能较好弥补基于现有硬度方法进行疲劳寿命预测时对低硬度区金属材料适用性的不足的问题。考虑到材料疲劳性能参数测定程序复杂,在工程钢结构初步疲劳设计阶段,采用参数估算方法进行疲劳性能的预估,可简化实际工程结构的初步疲劳评估程序,且能保证一定的精度。基于焊接构造细节的超低周疲劳加载试验结果,讨论了超低周循环加载下焊接构造细节的损伤破坏的机理,研究了考虑延性塑性损伤和疲劳损伤共同作用的钢框架梁柱节点地震损伤综合评价方法。对延性损伤,文中采用连续损伤力学理论进行损伤演化分析;对疲劳损伤,根据钢框架结构梁柱节点区局部细节(疲劳危险点)的三维应力应变状态,采用多轴疲劳分析方法中进行疲劳损伤评估。两种形式损伤的共同作用根据线性损伤累积准则进行综合评定。基于以上研究,编写了考虑延性塑性损伤演化的材料本构UMAT子程序,通过ABAQUS主程序对材料损伤本构子程序的调用,较好的实现了强震下钢框架结构梁柱节点区延性塑性损伤演化的多尺度分析;然后结合疲劳损伤分析结果初步研究了钢框架结构梁柱节点区局部细节的地震损伤综合评价问题。对一个八层箱型柱-工字型梁钢框架结构工程算例的分析表明,考虑延性塑性损伤和疲劳损伤共同作用时,钢框架结构工程算例梁柱节点区的强震损伤破坏首先出现在梁下翼缘与柱连接焊缝焊根位置,且在强烈地震作用的前几个循环即达到损伤限值,随后进入宏观裂纹扩展阶段,这一分析结论符合强震灾害调查发现的梁柱节点区的断裂裂纹多启裂于梁柱下翼缘焊缝根部的现象。