钛合金在航空发动机和大型汽轮机低压叶片制造中已经得到广泛引用。但是由于其内部存有α和β两相,在服役过程中,在微观结构尺度呈现出明显的变形不均匀行为,为其寿命设计和性能预测技术手段提出了挑战。针对以上问题,本文基于二维微观结构的有限元分析方法,系统研究了双相Ti-6Al-4V合金材料的疲劳损伤进程。主要研究工作和结论如下：(1)采用非线性随动硬化准则和各向同性硬化准则耦合的Chaboche塑性本构模型来描述双相Ti-6Al-4V合金的力学性能,并通过室温单向拉伸和低循环疲劳试验,确定了Chaboche模型中的材料性能参数；(2)以双相Ti-6Al-4V的真实显微结构SEM图像为模板,建立了二维微观模型。同时,对二维模型进行了微观应力和应变分布及其演化过程的模拟。基于微观结构的有限元模拟结果表明：在单向拉伸进程中,由于α和β相塑性变形的差异导致了在α/β界面存在较大的塑性应变梯度和应力梯度,界面是易发生孔洞形核或裂纹萌生的危险区域。该模拟结果通过试验得到了验证；(3)采用基于微观结构的有限元方法,研究了Ti-6Al-4V合金疲劳进程中的损伤累积行为。结果表明：随着应变幅值、平均应变的增加和应变比的减小,塑性失效带贯穿整个模型所需的循环周次降低,即双相Ti-6Al-4V越容易发生疲劳破坏。