红外热像法是一种基于能量耗散理论的疲劳测试新方法。这种方法具有快速、无损、实时等诸多优点,与传统疲劳测试方法相比具有极大的优势。同时,红外热像法从热力学角度出发,研究能量耗散与材料微观组织演化的关系,为探究金属材料疲劳断裂机理提供了新的手段,在工程设计与应用及新材料研究开发中均有着广阔的应用前景。本文探究了外部热源、热弹性、热传导、固有耗散对红外热像法实验结果的影响,发现固有耗散源是引起试样表面温度变化的主要因素,热弹性源与热传导源对温度变化影响较小,而外部热源引起的温度噪声会对测量结果产生影响,需要采取屏蔽措施加以抑制。目前广泛使用的Luong法在测定疲劳极限时,并未规定如何准确确定温升拐点,本文利用红外热像法获取工业纯钛疲劳循环应力加载过程中试样表面温度变化,基于固有耗散理论和疲劳损伤机理,提出以弹性极限作为热像数据分界限进行Luong法线性拟合的新方法,在唯一测定温升拐点的基础上快速准确预测了 TA1工业纯钛的疲劳极限。结合红外热像法在铝合金疲劳极限测定中的应用,对该方法在材料中的适用范围进行了讨论。为对本文提出的优化Luong法机理进行研究,通过数字图像相关技术（Digital Image Correlation,以下简称DIC）与定位跟踪观察实验,对疲劳循环应力加载过程中应变与微观组织演化进行了研究,揭示了材料发生弹塑性转变时微观组织演化与固有耗散机制转变的对应关系。利用Risitano提出的红外热像拉伸实验获取疲劳极限,并与升降法和优化Luong法测定结果进行了比较。