疲劳断裂是承受循环交变载荷的机械零部件和结构件最主要的失效形式,实际工程构件大多在复杂的外部载荷条件下工作,同时,其结构存在许多几何不连续的部位（缺口）,二者共同作用导致机械构件承受多轴交变应力作用。在整个服役期内,疲劳损伤逐渐累积,导致构件性能不断劣化直至疲劳断裂。如今,在多轴疲劳问题研究方面已经取得了较为丰硕的成果,也形成了几类多轴疲劳寿命预测模型,但将基于光滑试件提出的模型运用于应力状态更为复杂的缺口构件的疲劳寿命分析时,由于其未考虑缺口效应的影响,预测效果不太理想。本文以环切U型缺口的Q345（A）钢实心圆棒试件为研究对象,针对多轴应力状态下裂纹萌生位向及寿命预测展开研究。通过理论分析、有限元模拟和试验相结合的方法,给出了一种裂纹萌生位向的确定方法,提出了一种适用于多轴缺口件的疲劳寿命预估模型,并与试验结果进行对比,验证模型的可行性和正确性。主要研究内容包括:（1）以Q345（A）钢缺口试件为研究对象,借助比例加载条件下的多轴疲劳试验,揭示了缺口尺寸、应变幅值和拉扭载荷比对疲劳寿命的影响规律,为深入研究多轴疲劳理论提供试验依据。（2）基于能量准则和临界面理论,引入坐标变换矩阵,给出了过危险点任意平面的应变能密度函数,提出了一种基于能量准则的临界面的确定方法。（3）利用有限元软件ANSYS对承受拉扭载荷作用的缺口试件开展力学分析。基于临界距离法的思想,借助MATLAB软件对临界面上一定范围内的等效应力进行函数拟合,通过求取相对应力梯度函数的驻点,给出了一种临界距离的数学计算方法。（4）以应力场强法为基础,以临界距离内的有效场强作为疲劳损伤参量,提出了一种考虑缺口效应的多轴疲劳寿命预估方法。利用该方法预估了缺口试件的疲劳寿命,并与工程中常用的局部应力应变法进行对比,验证了本文模型的正确性和可行性。