具有环形缺口的圆轴构件的疲劳问题一直是人们所关注的热点问题。目前单轴缺口疲劳的研究已趋成熟,而多轴缺口疲劳寿命有许多问题尚待解决。在工程实际中,只受单轴应力状态的情况是极少见的。即使外部只受单轴应力状态,在缺口处也往往是处于多轴应力状态,开展缺口轴类零件的疲劳寿命预测研究具有重要的理论意义和工程应用价值。本文通过理论分析和大量实验,系统研究具有环形缺口轴的疲劳寿命问题。论文的主要工作和取得的主要成果如下：(1)总结影响缺口轴疲劳寿命的影响因素并对其分类分析。基于传统的疲劳寿命模型,建立缺口轴的疲劳寿命估算模型,评判几种安全寿命预测模型及其影响因素。基于缺口尖端附近的应力场表达式,得出无量纲因子。应用建立的缺口轴疲劳寿命模型,通过计算,得到了缺口半径、缺口张开角和缺口深度与无量纲因子的关系表达式。结果表明,对具有环形缺口的圆杆,可以把无量纲因子作为表征参量,统一描述环形裂纹、环形钝裂纹和环形切口问题。(2)缺口轴在低周拉压、悬臂弯曲及悬臂弯扭载荷下的疲劳实验研究。设计在立式疲劳试验机上进行弯曲、扭转和弯扭组合疲劳实验的组合夹具；在日本岛津(SHIMADZU EHF-EM100kN)新型电液伺服疲劳试验机上进行具有缺口的圆轴在拉压、悬臂弯曲及悬臂弯扭载荷下的低周疲劳实验。通过实验和分析,获得缺口半径、缺口深度和缺口张开角在三种载荷条件下对缺口轴疲劳寿命的影响。结果表明,缺口半径、缺口深度和缺口张开角都是无量纲因子的函数,而且随着缺口半径逐渐增大,缺口轴的疲劳寿命基本呈现增大的趋势。随着切径比的逐渐增大,缺口轴的疲劳寿命呈下降趋势。缺口张开角在小于90°时,对缺口轴疲劳寿命的影响基本可以忽略,证明了所建立的缺口轴疲劳寿命模型的有效性。(3)针对影响缺口轴疲劳寿命因素多,且各因素间存在交互作用的问题,提出一种基于Matlab的BP人工神经网络的多因素疲劳寿命预测方法。仿真结果表明,这种方法用来预测缺口参数(缺口半径、缺口深度和缺口张开角)对缺口轴疲劳寿命的影响时具有较高的精度、良好的自适应和自学习的智能化特征等优点,克服了传统计算方法计算量大,要依赖于数学模型的缺点。(4)通过悬臂弯扭复合载荷作用下的典型断口分析,获得多轴循环加载下的疲劳裂纹萌生和扩展规律。疲劳裂纹萌生在试样外表面的最大等效应力处,且呈现疲劳裂纹的多源性。疲劳裂纹在试样外表面形成后,呈放射状向内部扩展。随着载荷的加大,瞬断区的撕裂面积逐步增大,且各瞬断区都均偏离中心。分析结果为多轴疲劳过程和疲劳失效机制提供了理论依据。