连续变厚度结构是近年来发展起来的新型结构，该结构是一种复杂的功能梯度结构。结构的不同会对材料的疲劳性能产生不同的影响，目前，缺乏针对变厚度钢板疲劳性能的研究，本文的研究主要围绕变厚度钢板的疲劳性能，具体内容如下：设计了变厚度疲劳试样，并基于等质量条件确定了等厚度疲劳试样的尺寸。本文采用小样本量中值S-N试验法通过一系列疲劳试验测试试样的高周疲劳寿命。疲劳试验所需的材料相关参数，例如屈服强度、抗拉强度、弹性模量等，是通过拉伸性能试验获得；两种试样在应力比R=0.1下分别进行了升降阶梯法试验，从试验结果得出两种试样的疲劳强度极限，并通过6级应力水平分别获取有限寿命区域的试验数据。将两种试样的疲劳数据汇总并进行拟合，得到材料的总体S-N曲线。总体S-N曲线中的下界S-N曲线确保了试验数据落在下界曲线以上的概率为90%，结果较为可靠，因而作为本文疲劳特性分析的主要参考。通过相关分析可以发现，在承受相同拉力幅值的情况下，变厚度试样承受更多循环次数的载荷才发生断裂。随后在Patran2010以及Msc.fatigue软件对等厚度试样和变厚度试样进行了仿真分析得到试样疲劳寿命的分布，通过与试验数据对比，验证了仿真模型的可靠性。变厚度试样基于等质量条件进行优化，优化后试样的疲劳寿命得到提高。