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作为一种比强度高和性能优异的结构材料,镁合金具有密度小,比弹性模量大,散热性能好等优点,己在汽车、航空航天和电子产品等行业内得到广泛应用。然而,在工程实际应用中镁合金材料不可避免的要承受非对称循环载荷的作用,产生棘轮变形,加速疲劳损伤,降低材料的疲劳寿命,严重影响零部件的安全可靠性。因此,在对镁合金材料／零部件进行疲劳可靠性设计时必须考虑棘轮效应的影响。本文研究了AZ31B镁合金的单轴棘轮效应及低周疲劳行为,建立了可准确描述AZ31B镁合金棘轮效应的本构方程,揭示了该材料在棘轮效应和低周疲劳行为共同作用下的疲劳失效机理。研究的内容和成果主要有：(1)通过非对称应力循环实验,研究了AZ31B镁合金的单轴棘轮效应和低周疲劳行为。结果表明：AZ31B镁合金的棘轮应变随平均应力和应力幅值的增大而增大,而受应力率的影响较小；材料的低周疲劳失效寿命受平均应力和应力幅值影响较大,棘轮应变对低周疲劳失效寿命影响显著；单轴棘轮效应和低周疲劳行为受加载历史的影响明显,先前较高水平的加载史会抑制后续较低加载水平下的棘轮应变；同等应力水平条件下加载步的增加带来了更多棘轮损伤和疲劳损伤,严重降低材料的疲劳寿命。(2)在粘塑性本构框架下,以Ohno-WangⅡ随动强化律为基础,提出了一个关联等效最大应力的强化律指数关系,建立了描述AZ31B镁合金棘轮应变的本构方程,而且该模型具有较高的预测精度。(3)通过分析疲劳失效试样的显微组织,研究了棘轮—疲劳行为共同作用下的疲劳失效机理。结果表明：棘轮—疲劳行为的共同作用容易使AZ31B镁合金内部产生孪晶,从而降低材料的疲劳抗性；当平均应力和应力幅值增大时孪晶数量会相应增加从而降低材料的疲劳寿命；由于材料在常温下具有率无关性,所以应力率对孪晶影响不明显；建立了预测非对称应力循环载荷作用下孪晶线密度的数学模型,其预测值的平均绝对误差仅为6.93%。(4)综合考虑棘轮损伤和疲劳损伤的影响,建立了AZ31B镁合金在非对称循环载荷作用下的低周疲劳失效寿命预测模型,该模型预测误差的标准偏差不到传统模型的一半。因此,本文提出的模型具有较高预测精度。