在工程机械和其他工业领域中，疲劳问题普遍存在，几乎所有工程机械都存在疲劳破坏的可能。疲劳破坏往往会引发突发性的灾难，造成极大的危害，所以疲劳问题的研究对企业经济和人身安全的保障都有着十分重要的意义。传统的疲劳试验通常分为成组法和升降法两部分，通过这两部分的试验可以得到材料的S-N曲线和疲劳极限，从而了解材料的疲劳特性，为疲劳寿命的预测提供依据。然而，用于获得疲劳极限的升降法试验，实际上是一种得到给定寿命下疲劳强度的试验方法，在疲劳极限的确定之中受疲劳寿命的限制，而且有实验时间长、耗费试件多、试验成本高的缺点。如何能够通过更准确并且效率更高的方法获取S-N曲线及疲劳极限从而了解材料的疲劳特性成为了疲劳研究的新方向。基于以上研究背景，本文在条件概率密度曲面的理论基础上，构建了威布尔分布条件概率密度曲面数学模型，介绍了根据该模型得到S-N曲线及疲劳极限的方法，通过与试验值的对比，对威布尔分布条件概率密度曲面进行了验证，并将威布尔分布条件概率密度曲面与正态分布条件概率密度曲面进行了比较分析。构建威布尔分布条件概率密度曲面数学模型是通过构造疲劳寿命平均值与应力之间的函数和疲劳寿命标准差与应力水平之间的函数来实现的。疲劳寿命平均值与应力之间的函数采用Basquin提出的疲劳寿命N与应力水平S间的幂函数表达式，疲劳寿命标准差与应力水平之间的函数采用倒数模型。将以上两个函数带入威布尔概率密度函数，就得到了威布尔分布条件概率密度曲面数学模型。对威布尔分布条件概率密度曲面的验证，是将通过改曲面和疲劳试验两种方法得到的S-N曲线与疲劳极限进行对比。对比结果显示两种方法得到的结果具有一致性。威布尔分布条件概率密度曲面与正态分布条件概率密度曲面的比较，主要也对比了两种方法得到的S-N曲线与疲劳极限。通过对比可以观察到根据威布尔分布条件概率密度曲面和正态分布条件概率密度曲面两种方法得到的结果具有一致性。根据以上的分析，本文认为威布尔分布条件概率密度曲面的方法可以比较准确的得到材料的S-N曲线和疲劳极限，从而了解材料的疲劳特性。本文所提出的威布尔分布概率密度曲面模型是研究材料疲劳特性的新方法，为未来的疲劳可靠性研究提供了新的思路和理论基础。