现代工业的建筑、铁路桥梁以及机械领域,其结构构件在工作过程中大部分是承受复杂的应力应变状态。目前在单轴低周疲劳理论和实验的研究工作取得了较多的成果,然而对于多轴低周疲劳理论研究以及寿命预测模型研究还不够完善,特别是很多寿命预测模型还缺乏实验数据的广泛支持。因此对其进行预测模型的实验研究,为实际结构疲劳设计提供了数据支持和参考。本文对HRB335钢圆管试件,在常温条件下进行了不同应变幅值控制下的几种单一路径的低周疲劳试验,并且还对试件进行了一系列的两级变应变幅和两级变路径的疲劳累积试验。应用本文的低周疲劳试验数据对现在工程领域常用的等效应变法和几种临界面寿命预测模型进行了评估,结果发现在对多轴非比例加载路径寿命预测时,等效应变法得出预测值和实验结果有很大出入。基于临界面的KBM、Socie以及张小元建议的模型都能对多轴非比列加载路径给出较好预测结果,其中以张小元建议的模型预测结果和试验值差值最小。应用本文的两级变幅和变路径疲劳试验是具有对常用的线性和非线性疲劳累积损伤寿命预测模型进行验证,结果表明广泛被应用在工程中的Miner线性累积损伤模型在对单轴情况下的两级变幅和变路径疲劳剩余寿命预测能力较好,而对于包含非比例路径的两级加载则预测结果偏危险。双线性模型、Manson非线性模型以及张小元的非线性模型对包含非比例路径的两级加载预测结果明显好于Miner线性模型,其中以张小元的非线性累积损伤模型预测结果最接近试验值。