工程部件由于结构复杂或同时承受多个方向上的交变载荷,通常呈现三维应力应变状态,其疲劳寿命会大大降低,极易造成重大安全事故。因此如何得到工程部件的应力应变状态,并以此进行疲劳寿命设计,已成为一个十分迫切需要解决的问题。　　 本文以7050-T7451铝合金为研究对象,设计了光滑薄壁管试件和实心棒带U型缺口试件,并针对两种试件分别开展了多轴疲劳试验;分析了7050-T7451铝合金的疲劳特性,观察光滑试件的循环硬化软化特性,探究缺口试件裂纹萌生寿命;利用Shang-Wang损伤模型计算光滑试件的疲劳寿命;结合弹塑性有限元法,计算缺口试件危险点应力应变响应,进而评估缺口试件疲劳寿命。论文的研究内容主要有以下几个方面:　　 首先,论文对7050-T7451铝合金进行了多轴疲劳试验,并验证了试验数据的有效性。然后分析了7050-T7451铝合金光滑薄壁管试件多轴加载下材料应力变化行为,研究发现7050-T7451铝合金光滑薄壁管试件在多轴循环加载下主要表现为循环软化,在最初的几个循环快速软化达到稳定。比例和非比例不同相位加载时,半寿命之后的循环软化或硬化会略有不同,但软化或硬化效果不明显,最大轴向和剪切应力变化很小。　　 为了得到实心棒缺口试件的裂纹萌生寿命,论文分析了缺口试件最大名义轴向应力和最大名义剪切应力随寿命的变化关系,发现τmax适合作为判断7075-T74.51铝合金实心棒带U型环状缺口试件裂纹萌生寿命的标准。试验中不同加载情况下,τmax开始下降时的循环数占总寿命的比例均在0.4～0.6,因而可将试件疲劳总寿命的45％定义为疲劳裂纹萌生寿命。　　 针对实心棒缺口试件,论文利用弹塑性有限元法分析了缺口试件缺口根部的应力应变响应。有限元计算结果显示,试件缺口圆弧底部表面为危险点,其轴向、周向和剪切方向的应力分量远大于其他方向上的应力分量,可忽略径向方向上的应力分量,简化为周向展开平面的平面应力状态。　　 最后利用Shang-Wang损伤模型预测了光滑薄壁管试件的疲劳寿命,总体效果较好。基于有限元计算结果,进行实心棒带U型环状缺口试件裂纹萌生寿命预测。对于随机加载,该方法同样适用,简化了计算过程。