随着材料科学理论、加工制造技术和控制检测技术的不断发展,现代化工业装备的机械强度日益提高,短时过载失效的安全事故逐渐减少,而长期服役后的疲劳失效成为了一种更加常见的失效模式。焊接接头由于残余应力或宏观、微观缺陷的存在,是整体装备中的最薄弱环节。焊接技术和无损检测技术的发展使得接头缺陷日益可控,而残余应力却是接头始终无法避免的。明确残余应力对焊接接头疲劳失效行为的影响机制,并建立科学准确的疲劳寿命预测评价体系,对工业装备的可靠性设计和结构完整性评估有重要意义。因此,本文以工程中应用较为广泛的316L不锈钢为研究对象,首先通过疲劳试验和断口分析,对比研究了316L不锈钢母材和焊接接头的循环力学行为和疲劳断裂机制,之后基于有限元数值分析的方法,依托循环粘塑性本构模型,深入地分析了接头焊态残余应力及其在循环载荷下的重分布规律,最后提出了完整的考虑残余应力的接头疲劳寿命预测方法,其准确性得到试验结果的验证。主要结论如下:（1）316L不锈钢母材和接头的试验研究揭示:无论焊接接头还是母材,在非对称循环载荷作用下,均表现出明显的棘轮行为,其周期最大应变的演化分为三个阶段:减速增长阶段、稳定阶段和加速增加阶段;在相同载荷水平下,焊接接头的变形量要小于母材;随着平均应力水平的增长,母材和接头的疲劳寿命均呈现降低趋势;在循环载荷下,母材试样的断裂多从平行段存在微观缺陷的一侧表面萌生,沿宽度方向扩展,而焊接接头的裂纹多形成于焊趾表面,沿厚度方向扩展,断裂发生在焊趾位置。（2）焊接接头焊态残余应力及其重分布数值模拟揭示:由于材料显著的应变硬化特征,316L不锈钢焊接接头内存在较大的焊态残余应力,其值远大于材料的屈服强度;横向焊态残余应力在焊趾位置沿焊接方向呈现“压-拉-压”的分布形貌;残余应力在循环载荷下会发生释放和重分布,并且主要集中发生在第一个循环周期;随着平均应力的增加,释放量和重分布程度也更为显著;焊趾位置的残余应力发生重分布以后均表现为拉伸残余应力。（3）考虑残余应力演化的接头疲劳寿命预测模型的建立揭示:残余应力对疲劳寿命的影响主要体现为平均应力水平的增长,但具体增长量的确定需考虑应力重分布的影响;与仅仅考虑焊态残余应力的预测方法相比,在考虑平均应力影响的母材疲劳寿命预测模型的基础上,结合焊态残余应力重分布的计算,可以更加准确地预测焊接接头的疲劳失效行为,无论是断裂位置还是疲劳寿命,都与试验结果更加接近。