镁合金作为实际使用中最轻的结构材料，具有密度低、比强度/比刚度高、可回收再利用等优点，在航空航天、交通运输等领域有着广阔的应用前景。实际应用过程中，镁合金及其焊接接头往往承受动态载荷尤其是循环载荷的作用，研究发现疲劳造成的断裂失效占整个结构失效的80%以上。因此，有必要对镁合金及其焊接结构疲劳断裂机理与服役评定理论等进行研究。通常采用的疲劳评定方法对试样形状，试验量等有具体要求，试验周期较长，费用较高。红外热像法是一种基于能量理论对材料疲劳性能进行评定的方法，理论上使用一个试样，可对金属材料疲劳危险点、疲劳寿命等进行预测。目前利用红外热像法对疲劳寿命进行预测主要应用于钢铁材料，本文基于红外热像法的特点，对镁合金疲劳行为及其疲劳评定理论进行研究，具有重要的理论与实际意义。本文以能量转化定律为基础，针对AZ31B镁合金材料，研究了拉伸和高周疲劳载荷下，试样表面的温度演变规律；基于热弹性效应，采用温度变化对镁合金弹性极限与结构应力集中系数进行计算；基于材料不可逆变形与组织演变规律，分析了镁合金高周疲劳产热机理；利用裂纹尖端变形及温度的演变，分析镁合金裂纹尖端塑性区的演变规律；对影响镁合金疲劳载荷下的产热因素进行了分析；对镁合金断裂危险点、疲劳寿命和裂纹扩展性能进行了预测，并将红外热像法应用于镁合金焊接接头的疲劳评定。主要研究结果如下：基于热弹性效应，镁合金在弹性范围拉伸时，应力与温度变化成反比。当应力超出线性变形时，温度演变趋势改变。分析温度线性变化拐点所对应的应力可以得到材料的弹性极限；利用弹性范围内的温度变化规律，采用应力集中处温度值与均匀结构处的温度比Kt TmaxTv，对不同结构试样应力集中系数进行了测定，与理论计算所得结果相关小于10%。疲劳失效是一个损伤(不可逆变形)累积的过程，伴随着能量的变化。循环应变能以温度的形式表现出来。与钢铁等材料疲劳温度演变不同，镁合金在高于疲劳极限(σmax大于110MPa）加载时，材料表面温度演变可分为5个阶段：初始温升阶段（阶段I）、温度下降阶段（阶段II）、温度平衡阶段（阶段III）、断裂时的温度快速升高阶段（阶段IV）和断后降温阶段（阶段V）；镁合金板材在低于疲劳极限加载时(σmax为110-25MPa)，温度总体在初始温度范围内变化，随着载荷升高，温度有小幅度升高而后达到平衡。疲劳加载最大应力σmax与温度变化幅值具有线性关系；当循环应力σmax小于22.5MPa时，试样表面温度演化为初始温度降低和温度稳定两个阶段。拉伸循环载荷下镁合金的变形是一个加工硬化过程，随着组织的演变，试样表面温度升高，循环次数达到104时变形速率达到平衡，随后试样温度开始下降，下降至一定值后稳定。镁合金在快速变形阶段(stageI)，微观组织以孪生为主，平衡变形阶段（stageIII）以位错滑移为主。采用塑性损伤模型分析镁合金高周疲劳载荷下的产热机制及温度演变结果表明，镁合金高周疲劳损伤是一个非线性变形过程，宏观上循环磁滞回线逐渐趋于稳定，变形速率降低。采用ABAQUS有限元软件基于塑性损伤模型与热力耦合单元对镁合金疲劳产热过程进行了模拟，温度演化曲线与试验测量结果相符。采用红外热像法对镁合金疲劳裂纹扩展过程中的温度演变进行了研究。疲劳裂纹扩展过程中，温度演变与尖端塑性变形速率有关。随着裂纹扩展速率增加，裂纹尖端温度变化经过一个缓慢升温与快速升温的过程，在稳定扩展阶段，温度无明显变化。快速扩展阶段，温度线性上升。镁合金温度演变化速率与裂纹扩展速率具有相同规律，采用裂纹长度与温度变化比值da/dT与应力强度因子ΔK建立线性关系dadT C0K n，当应力与裂纹长度已知时，利用单位裂纹扩展时尖端温度变化，可以对扩展时裂纹尖端塑性区进行计算。晶体学各向异性导致镁合金疲劳过程中变形及产热在不同方向产生差异。织构研究表明，板材中在挤压过程中产生的织构，对疲劳裂纹萌生及扩展过程中的变形及产热行为产生影响。AZ31B镁合金板材变形后主要形成{0002}<21—1—0>和{0002}<101—0>两种基面织构。在挤压方向和横向的Schmid因子均为零，滑移所需临界剪切应力(CRSS)较大。因而，基面织构在两个方向为硬取向，不易发生变形。非基面滑移系在挤压方向和横向的取向因子不同，其中mED>mTD；挤压方向塑性变形较容易。因此，相同载荷下挤压方向试样在疲劳加载初期及裂纹扩展过程中，温度变化值较大。基于红外热像法，对镁合金及其焊接接头疲劳性能进行了预测，分别采用三线法，斜率法、面积法等对107时的疲劳极限进行预测；利用温度曲线与坐标轴所围面积计算了镁合金剩余寿命。利用红外热像法计算了镁合金材料S-N曲线。