研究短裂纹问题，有助于深入理解裂纹萌生与扩展各个阶段的物理本质，从而了解疲劳的全过程。由于缺乏应力强度因子的精确解，再加上获得短裂纹的试验数据较困难，多轴疲劳短裂纹扩展模型的研究进展缓慢。故而，深入研究多轴载荷下短裂纹扩展机理与寿命预测方法，并能应用到实际工程中，是一项非常有意义的工作。　　论文对ZTC4钛合金在多轴加载下的疲劳裂纹萌生与扩展行为进行了深入研究。收集了SAE1045、Inconel718、A533B和Ti-6Al-4V四种材料多轴加载下疲劳试验数据。基于断裂力学理论，建立了多轴等效短裂纹扩展模型，对恒幅和变幅加载下的疲劳寿命预测方法进行了研究。　　首先，对钛合金ZTC4光滑薄壁管件进行了多轴比例、非比例加载试验。通过复型法，观察裂纹萌生并追踪短裂纹扩展过程。研究发现，对于光滑件而言裂纹萌生与初期扩展阶段主要发生在最大剪平面上。大部分的疲劳寿命都消耗在了微裂纹萌生与短裂纹扩展阶段。随着裂纹检测水平的提高，裂纹萌生寿命所占比重越来越小。因此可以用断裂力学的方法来预测疲劳寿命。　　其次，基于临界面法，提出了用断裂力学的方法来描述多轴疲劳短裂纹扩展行为。将临界面上最大剪应变幅△γmax/2和法向应变程ε*n作为短裂纹扩展的驱动力，建立了适用于比例加载和非比例加载的多轴等效应变强度因子△Keq。该模型通过将多轴等效应变与材料模量直接相乘扩大裂纹扩展驱动力来反映低周疲劳加载下大量微裂纹萌生并单独扩展的特点。解释了微观短裂纹和物理短裂纹两个阶段出现的加速、减速等异常现象，研究了其不同的扩展机制。　　再次，提出了基于多轴等效短裂纹扩展模型的疲劳寿命预测方法。选取材料的最大微观结构障碍尺寸d作为初始裂纹尺寸，符合观察到的试验现象。同时考虑了裂纹尖端塑性区的影响，对裂纹尺寸进行了塑性修正。对三种材料进行寿命预测，取得良好效果。基于多轴等效短裂纹扩展模型的疲劳寿命预测方法既适用于低周加载，又适用于高周加载。通过与Reddy-Fatemi模型对比，该多轴等效短裂纹模型不含任何材料常数，应用较为方便。　　最后，基于Newman裂纹闭合模型，提出考虑裂纹闭合效应的多轴有效应变强度因子范围△Keff。通过考虑短裂纹和长裂纹扩展过程中的闭合效应，对Ⅰ型加载下长裂纹扩展曲线进行闭合修正，得到的长裂纹扩展基线可以用于短裂纹扩展寿命预测。提出的基于裂纹闭合的短裂纹扩展寿命预测方法在对多轴变幅加载疲劳寿命进行预测时取得了良好效果。