结构件的疲劳试验受经费和时间的限制,很少能得到满足统计要求的大样本量试验数据。相对于结构件疲劳试验的小样本量,结构材料已在工程实践中积累了大量的疲劳试验数据。因此,对疲劳试验数据处理方法和结构疲劳性能分散性的研究具有重要的理论意义和工程应用价值。借鉴以往学者在疲劳寿命方面所得到的大量实验数据和研究成果,本文通过对试验数据统计分析,探讨了结构疲劳试验数据分散性处理方法和结构细节疲劳寿命分散性估计方法。综合考虑疲劳试验方法、疲劳试验数据分散性和试验件样本容量对S-N曲线的影响,提出了一种融合成组疲劳试验数据和疲劳强度试验数据拟合S-N曲线的双加权最小二乘法。进行了大量统计分析,结果表明拟合的S-N曲线具有较高的精度和可信度。将双加权最小二乘法的应用范围扩展到了对任意可靠度下P-S-N曲线的拟合。通过对已有数据的统计分析,验证了所得P-S-N曲线的拟合能力、预测精度和拟合精度,拟合结果较好。依据材料的P-S-N曲线和缺口件的几何信息,提出了一个缺口件疲劳强度分散性的估算方法。用改进的相等破坏概率法求出光滑件的疲劳强度分布,由应力场强法和历史信息获得疲劳缺口系数的分布,并由此得到缺口件疲劳强度分布。通过试验数据验证了该方法的估计精度,结果令人满意。最后完成了一个航空工程结构细节疲劳寿命的算例分析。