随着机械结构功能要求愈趋复杂,工程部件难以避免地包含不同类型的缺口和几何不连续部位（如凹槽、孔、切口等）,并且往往表现出复杂的应力/应变状态,而工程结构疲劳失效通常源自出现应力集中的缺口部位。因此,在实际工程中,准确分析缺口的影响是进行含缺口结构疲劳强度分析与完整性评估的关键。此外,由于全尺寸试验成本与试验条件的限制,通常是基于小尺寸试样开展疲劳试验。而结构疲劳强度与结构尺寸息息相关,因此,合理量化尺寸效应是由试样疲劳数据推导工程部件疲劳强度的必要条件。其次,不确定性也是影响材料疲劳寿命的重要因素之一,受载荷、材料等不确定性因素影响,疲劳寿命往往表现出较大的分散性。近年来,临界距离理论的提出为缺口疲劳分析提供了有效的解决方案,但将缺口效应与尺寸效应、不确定性进行耦合分析的理论模型在实际工程中还比较欠缺。针对上述工程需求,本论文系统总结缺口效应、尺寸效应及不确定分析理论及其相关疲劳寿命预测方法,开展了如下工作:（1）基于Weibull分布与临界距离理论,提出了一种考虑缺口效应与不确定性的疲劳寿命预测模型,并基于高应力体积法引入修正因子考虑统计尺寸效应,给出了一套综合考虑缺口效应、统计尺寸效应与不确定性的疲劳寿命预测流程,并结合铝合金2024-T351缺口试样的疲劳试验数据进行了模型验证与对比。（2）分析了尺寸效应对缺口结构临界距离的影响,并提出三种方案研究统计与几何尺寸效应对结构临界距离的影响:以缺口尺寸作为修正因子量化了统计尺寸效应对结构临界距离的影响;利用高应力体积法与均值法量化了几何尺寸效应对结构临界距离的影响。通过两种材料的试验数据进行了模型验证与对比,结果表明基于高应力体积法的模型预测效果更好。（3）建立了某涡轮转子部件典型工况下的有限元模型,提取其危险区域的应力分布,并结合基于Weibull分布与高应力体积法修正的临界距离理论的寿命预测流程进行寿命预测。预测结果表明新模型预测疲劳寿命与该涡轮转子部件的实际疲劳寿命一致性较高。