在机械设备的使用过程中,很多设备受到的振动源不止一个,设备中广泛使用的轴类构件也因此会承受复合频率的激振,在加工和使用轴类构件的过程中,各种缺陷是不可避免的,带缺陷的轴类构件在复合频率激振的加载下,会萌生裂纹,并且在持续不断的加载下,缺陷部位的裂纹会继续扩展,直至构件整体断裂。在缺陷部位的裂纹萌生后,需要对轴类构件进行损伤容限设计:在规定的使用寿命期限内,含有缺陷或萌生裂纹的轴类构件在其承载不减弱的前提下,使其不会由于缺陷或裂纹的存在而发生灾难性破坏,保证一定期间内轴类构件的安全。因此,为了维护和保证构件的正常使用,预防裂纹的萌生、预测裂纹的扩展行为,本文对复合频率激振下轴类构件的断裂行为进行研究。主要的研究内容如下:(1)探究轴类构件疲劳断裂原理,将轴类构件的断裂过程划分为裂纹萌生前和裂纹扩展两个阶段,分析和研究这两个阶段,并选取适用于这两个阶段的公式。介绍和分析了断裂力学重要参量应力强度因子,分析了双频激振系统的原理。为保证试验中裂纹能够快速稳定地扩展,建立基于双频激振系统的轴类构件激振方程,通过分析轴类构件的激振特性,得到系统频率控制的区间。通过推导的轴类构件裂纹萌生所需激振力,最终确定系统的频率控制曲线。在轴类构件断面质量可控性研究中,提出一种更有效的断面质量评定方法。(2)提出带V形缺口轴和带V形缺口空心轴的裂纹扩展寿命模型,编制应力谱,将轴类构件危险部位处受到的复杂应力进行处理,以应用于相关公式。根据断裂力学相关知识推导得出带V形缺口轴和带V形缺口空心轴的应力强度因子解析表达式,并最终得到带V形缺口轴和带V形缺口空心轴的裂纹扩展寿命模型,分析模型,得到规律。通过带V形缺口轴和带V形缺口空心轴的裂纹扩展试验,验证这些规律的正确性。(3)提出一种应用于阶梯轴低周断裂的等效建模方法,通过有限元分析,结合断裂力学相关理论,分析阶梯轴和带V形缺口轴两种模型重点考察的局部区域的可等效性。将这种利用等效建模思想、同时结合有限元分析以及断裂力学相关理论的应用方法归纳为等参数建模法,依据此法得到适用于本文系统下的等效建模表。通过双频激振等效试验,证明在等参数建模法在本试验设备下适用,带V形缺口轴和阶梯轴在低周断裂下的等效性与研究结果一致。