疲劳是重复加载引起的破坏形式,时域的方法计算量大,因而研究频域的谱方法很有必要。工程实际中,材料所处的载荷环境十分复杂,有常幅交变载荷,不定振幅比例载荷,非比例载荷等,正确处理多轴非比例随机载荷是多轴疲劳问题的关键。首先,分析各种金属材料在非比例载荷作用下的寿命衰减度,加载路径对寿命的影响和材料的硬化作用,等效应变幅和应力幅与疲劳寿命的关系,讨论寿命衰减与材料延展性的关系。其次,通过载荷矩阵和频响函数矩阵推导得出响应的功率谱密度,推导适用于多轴疲劳问题的考虑相位角的Mises和Lemaitre phase方法,非比例程度,用相位角表征,0度表示线性相关,90度表示非比例情况,最大的等效应力就是其对应的功率谱密度即等效应力幅,由此,可在频率内分析疲劳问题;经过大量实验验证,设置相关系数,耦合双轴疲劳特性曲线,综合考虑轴向切向的疲劳特性参数,得出适用于正交高斯分布的疲劳寿命计算公式,将Mises和Lemaitre phase方法计算出的寿命和实验寿命比较验证,发现Lemaitre phase方法更加贴近实验值,且在三倍因子内,是一种比Mises方法精度高、误差小的估算方法,尤其适用非比例载荷,计算结果与切向和轴向的应力均方根比相关,越接近1,结果越集中,越接近0,结果越离散。最后,分析疲劳设计方法,在静力分析的基础上进行疲劳分析,用软件模拟比例、非比例载荷环境,计算疲劳寿命和损伤值,与理论计算的结果比较分析,校核安全系数;对于不定振幅载荷,分析雨流和损伤阵列图,发现大多数的循环发生在低范围、低平均值,但高范围循环仍会造成主要的损伤,小应力会造成相当大的影响;Palmgren-Miner准则,适用于不定振幅载荷,锯齿波和正弦波形载荷历程可按常幅载荷处理。分析三种常用的修正平均理论对疲劳寿命的影响,综合考虑载荷条件和材料特性,选择合适的理论模型,讨论模拟方法的优缺点和适用性。