随着科学技术的进步,人们对飞机、船舶、火车等工程结构的使用寿命有了更严谨的要求,故在疲劳循环载荷的作用下,飞机、船舶、火车上的多数承力构件主要表现为弹性循环变形(即高周疲劳),且加载路径基本上是多轴非比例加载。另外,构件上的缺口或焊缝会引起应力集中,即使在单轴加载时应力集中的部位仍处于多轴应力状态下。现在国内外仍然没有系统的多轴高周疲劳失效准则。故多轴复杂应力场下的结构高周疲劳行为的研究具有重要的理论意义和实用价值。本文通过分析疲劳破坏的本质,并借鉴应变能理论的最新成果,对金属材料的多轴高周疲劳分析及寿命预测进行了深入的研究。导出一种应变能-内应力干涉模型的高周疲劳方法。所建立的多轴疲劳寿命模型由三个材料参数来表达,可由单轴疲劳试验数据拟合获得,用不同加载形式、不同材料的多轴疲劳试验来验证本文提出寿命预测方法,可知本文方法有很好的预测能力。其次,研究缺口件的高周疲劳寿命预测方法,考虑了缺口处应力梯度的影响,把本文提出的应变能-内应力干涉模型结合临界距离法来预测缺口件疲劳寿命,用多种不同类型的疲劳试验验证了此缺口件寿命估算方法有很好的预测能力。最后,对焊接件进行疲劳寿命预测。临界距离法能够比较准确的反应焊接件疲劳破坏的实际情况,可获得消除残余应力的焊接件的当量应力。再用应变能-内应力干涉模型来预测疲劳寿命。和试验寿命进行比较,此焊接件的疲劳寿命估算方法的预测结果是令人满意的。