随着航空业的飞速发展，各国对各类航空器提出了更高的使用寿命要求。飞机大部分结构需承受复杂多变的多轴循环载荷作用，直接应用传统的单轴疲劳理论是远不能满足产品多轴疲劳强度或寿命的设计要求。故深入开展复杂应力应变场下结构多轴疲劳理论及寿命估算方法的研究已成为发展先进飞机设计理论中的重要研究课题。本文讨论了多轴疲劳试验中最常用的薄壁圆管试件名义剪切应力的计算,现在大部分寿命预测模型中的扭转应力是选取圆管外侧表面处最大剪应力。通过分析疲劳破坏机理，提出了一种同时考虑应力梯度的支撑效应和局部循环硬化的剪切应力计算方法，并通过LY12CZ薄壁圆管疲劳试验检验剪应力计算方法的准确性。其次对多轴非比例加载下寿命估算方法的损伤参量作了系统的回顾，按照是否定量考虑非比例附加强化，将多轴非比例损伤参数划分为两大类：等效损伤量和直接损伤量。等效损伤量以单轴或比例疲劳损伤参量为基础，引入非比例系数，形成适用于非比例加载下的等效损伤参量。直接损伤量分析载荷的非比例性对疲劳损伤的影响，依据疲劳损伤机理，直接计算出用于疲劳寿命估算的损伤参量。分别对这两类损伤参量中几种典型模型进行回顾，并引用11种材料多轴疲劳试验数据对四个典型模型进行了评估比较。最后通过对非比例加载下的位错运动等微观规律的研究，提出考虑次滑移对多轴疲劳寿命影响的附加强化系数。在Itoh、Susmel两个成熟的多轴寿命估算模型的基础上，应用本文的非比例系数进行修正，得到修正后的多轴寿命估算模型。并通过试验数据对非比例附加强化系数及寿命估算模型的有效性进行验证。