铁磁材料由于其具有良好的力学以及机械性能,被广泛应用于铁路运输、航空航天、石油输送等各个领域。这些铁磁结构都有很长的服役周期,因此在服役周期内由于长时间的载荷作用在结构的应力集中区或微缺陷区域容易产生大量的疲劳损伤,最终可能会导致结构的破坏失效。所以,如何准确地评估铁磁材料在长期服役周期内的疲劳损伤是确保在役铁磁结构安全运行的关键。对于铁磁结构而言,其在长期服役过程中由于外部载荷和环境磁场之间的耦合作用会导致内部磁化强度发生规律性变化,进而引发结构表面的磁场分布出现可识别的改变。因此从理论上来讲,利用铁磁结构表面磁场分布的变化可以准确评估其内部的疲劳损伤程度,从而可以有效地监测结构在整个使用周期内的损伤发展历程,避免由于疲劳损伤的累积而导致的工程事故。但目前对铁磁结构在疲劳载荷作用下的力磁耦合机理研究还不够深入,材料表面的磁场分布与其疲劳损伤状态之间的对应关系还不够清晰,致使利用表面磁场畸变来评估铁磁结构疲劳损伤状态的方法仍处于探索阶段。本文针对疲劳载荷作用下铁磁材料的力磁耦合行为以及表面磁场分布的演化和疲劳损伤状态之间的关系展开研究。（1）基于热力学框架以及塑性应变对磁畴运动的抑制效应,建立了铁磁材料的无磁滞磁化模型,并结合磁化的局部平衡状态以及接近原理建立了铁磁材料的应力磁化模型。在应力磁化模型的基础上,结合经典的弹塑性理论,建立了铁磁材料的力磁耦合疲劳损伤本构模型。通过与已有模型和实验结果的对比,表明本文模型能够更准确地反映循环载荷对铁磁材料磁化行为的影响。通过考虑磁晶各向异性对铁磁材料无磁滞磁化行为的影响,建立了铁磁材料的磁晶各向异性力磁耦合疲劳损伤本构模型,并分析了角度效应对铁磁材料应力磁化行为的影响。通过在应力磁化模型部分引入经典损耗和反常损耗,建立了考虑载荷加载速率效应的铁磁材料率相关力磁耦合疲劳损伤本构模型,并分析讨论了载荷加载速率对铁磁材料应力磁化行为的影响。（2）基于经典弹塑性理论、力磁耦合疲劳损伤本构模型以及静磁学理论,建立了铁磁材料疲劳损伤的微磁检测正演分析模型,分析讨论了铁磁材料表面的自发漏磁信号随载荷加载次数的演化规律。结果表明:模型既能够准确反映单次载荷作用下自发漏磁信号随载荷的增大逐渐增大的现象,又能描述循环载荷作用下自发漏磁信号随着载荷加载次数先迅速增大后趋于稳定最后出现突变的变化规律。同时也分析了含初始损伤（应力集中区）材料在循环载荷作用下的自发漏磁信号演化,也研究了初始损伤大小对自发漏磁信号的影响。结果表明,损伤大小与自发漏磁信号之间存在定量关系,且埋藏深度是微磁检测中不容忽视的重要因素。基于磁晶各向异性力磁耦合疲劳损伤本构模型,描述了材料的磁晶各向异性以及磁场、磁化角度对自发漏磁信号演化的影响。通过率相关力磁耦合疲劳损伤本构模型,研究了载荷加载速率对自发漏磁信号演化的影响,研究结果表明考虑载荷加载速率之后材料的自发漏磁信号随着载荷加载次数的逐渐增大呈现逐渐减小的变化规律。（3）基于共轭梯度反演算法,结合自发漏磁信号的正演分析模型对材料的疲劳损伤状态进行了定量反演识别。基于自发漏磁信号正演分析模型的理论模拟结果,反演分析了塑性损伤程度以及塑性变形区的大小,并讨论了材料的磁晶各向异性以及载荷加载速率对疲劳损伤状态定量化评判的影响。本文针对铁磁材料疲劳损伤微磁检测的定量研究,建立的力磁耦合疲劳损伤本构模型有助于进一步理解铁磁材料的循环应力磁化机理,完善了微磁无损检测方法评估铁磁材料疲劳损伤状态的理论框架。对微磁检测定量评估铁磁材料疲劳损伤的工程应用有一定的推动作用,也为其他无损检测方法提供了研究思路。