为了研究大载荷循环作用下焊接结构的疲劳强度，采用数字图像相关（digital image correlation，简称DIC）和红外热成像（infrared thermography，简称IR）同步耦合测试方法，同时获取结构表面的全场应变和温度信息，解释了结构损伤的演变过程。首先，通过45#钢试样的拉伸试验，获得了45#钢拉伸过程中试样表面的温度和应变变化规律；其次，损伤过程各阶段中温度特征与材料载荷时间曲线吻合程度较好，反映了45#钢损伤状态的不同历程；最后，开展了发动机GH4061焊接结构超低周循环疲劳试验，捕捉了焊接结构在循环载荷作用下裂纹的萌生、发展和断裂的全过程，并进行了全场应变和温度的同步测试分析。试验结果验证了该方法在焊接结构疲劳损伤监测中的可行性与有效性。