疲劳失效是工程实际中最重要的失效形式之一,而且疲劳失效发生之前往往不会伴随明显的迹象,但却能导致灾难性后果以及产生巨大的经济损失,近年来,疲劳失效问题也得到了越来越多的重视。疲劳失效往往发生在零件或者结构中的局部危险区域,表现在其局部的应力或者塑性应变高于疲劳极限。而在疲劳过程中,这些局部区域发生的塑性应变还伴随着热耗散的产生,这将导致零件或结构相关区域的表面温度上升。物体表面的温度可以被仪器获取,红外热像法将温度作为一种损伤参量进行损伤评估,在近些年得到了较好的发展,区别于传统基于应力、应变的损伤参量,其具有无损、实时且非接触的优点。然而,由于物体表面温度分布要受到热传导、热交换等影响,故而直接采用温度作为损伤参量表征疲劳损伤状态是不准确的,本文采用固有耗散能替代温度作为损伤参量,其可以考虑热传导、热交换的影响,因而对于表征损伤状态更加准确。本文主要研究基于红外热像法的疲劳强度和寿命的快速评估方法,主要内容如下:(1)红外热像法的理论基础概述。首先介绍了与疲劳相关的热力学定理,得到了疲劳过程中用于计算耗散能的热传导方程。然后介绍了红外热成像原理,最终给出了基于红外热像数据的耗散能计算方法。(2)疲劳强度快速评估方法。首先介绍了疲劳强度快速评估的实验系统,其包括进行疲劳试验的超声波疲劳试验系统以及进行温度采集的红外热像仪,然后对一种纯铜材料进行了实验。提出了一种疲劳强度快速预测方法,通过实验进行了验证,以及与传统的Risitano法和Luong法进行比较,结果表明所提出的方法具有简单、预测快以及精度高的优点。(3)疲劳寿命的快速预测方法。首先介绍了一种基于耗散能的定量热像法,其在单轴疲劳领域可实现快速、高精度的寿命预测。本文尝试将其应用到包括多种载荷路径下的多轴疲劳领域,对每种路径下的疲劳寿命都进行快速预测。通过引用一组文献中的多轴疲劳数据进行验证,在考虑与路径相关的能量容限后的定量热像法,其寿命预测结果要略微好于Fatemi-Socie寿命预测模型。