工程上常用的金属材料如铝合金、钢，对腐蚀介质十分敏感，腐蚀与疲劳共同作用严重影响金属结构的完整性和安全性。如何根据含腐蚀损伤金属结构表面形貌得到其剩余寿命和剩余强度，而无需进行大量试验，成为急需解决的问题。本文针对金属材料预腐蚀疲劳损伤形式，从局部和整体两个方面深入研究预腐蚀损伤对剩余寿命的影响，分别基于断裂力学理论和分形理论建立了根据腐蚀形貌预测预腐蚀疲劳剩余寿命的理论模型，并对模型的合理性及其预测能力进行深入分析和试验验证。基于试验数据和机理分析给出预腐蚀疲劳剩余强度概率分布模型，统一了前人研究得到的矛盾观点。本文主要工作和创新成果如下：(1)完成了预腐蚀疲劳剩余寿命及剩余强度试验，共227件试验件。在实验室环境条件下，对LC4CS铝合金及钢材进行了预腐蚀疲劳剩余寿命和剩余强度试验，为后续剩余寿命和剩余强度模型研究提供试验观测数据。(2)提出了危险蚀坑新的评判标准—张开角。针对现有CM-EIFS方法中无法合理地确定裂纹萌生蚀坑问题，使用三维显微镜拍摄大量腐蚀形貌并结合文献中SEM图像分析影响裂纹萌生的形貌细节，给出张开角定义。通过张开角筛选得到萌生裂纹蚀坑，采用CM-EIFS方法计算得到剩余寿命，结果表明张开角定义明确合理，计算结果准确，改进了CM-EIFS方法。(3)提出了初始裂纹尺寸的等效面积法及裂纹扩展模型。以蚀坑投影面积为参量将蚀坑等效为半椭圆表面初始裂纹，使其与裂纹扩展寿命最关键的因素-应力强度因子相关联且初始裂纹形貌与试验结果相一致。在张开角筛选得到危险蚀坑基础之上，得到等效初始裂纹尺寸。给出新的裂纹扩展模型，构成了新的CM-EIFS计算体系，与试验结果对比表明该模型计算结果准确。(4)提出了光滑试件预腐蚀疲劳剩余寿命估算的分形维数方法。根据分形维数能够在整体上描述形貌复杂程度且不会忽略任何细节形貌的特性，创新性地提出用分形维数描述腐蚀形貌并找到其与剩余寿命之间规律。提出新的三维腐蚀形貌分形维数计算方法并以此预测剩余寿命。剩余寿命预测结果与试验结果吻合良好，表明该方法可以在仅有腐蚀形貌和未腐蚀S-N曲线条件下很好的预测剩余寿命而无需任何预腐蚀疲劳实验数据，大大节省了试验时间和试验经费。(5)提出了预腐蚀疲劳缺口系数定义及其随预腐蚀时间变化的经验公式。定义预腐蚀疲劳缺口系数并由实验数据得到预腐蚀疲劳缺口系数随预腐蚀时间变化规律经验公式。由此公式结合预腐蚀光滑试件剩余寿命可以计算得到缺口件剩余寿命。(6)提出了缺口试件预腐蚀疲劳剩余寿命估算的分形维数方法。给出预腐蚀应力集中系数定义及其物理意义，由分形维数特性，计算预腐蚀疲劳缺口系数。剩余寿命预测结果与试验结果吻合良好，表明该方法可以在仅有腐蚀形貌与缺口几何尺寸条件下计算得到预腐蚀疲劳缺口系数，继而得到缺口件预腐蚀疲劳剩余寿命。(7)对预腐蚀疲劳剩余强度进行实验研究，给出含腐蚀疲劳损伤金属材料剩余强度概率分布模型。在实验室环境下，对国产LC4CS铝合金试件进行预腐蚀剩余强度试验，并对某在实际环境中使用30余年钢材进行剩余强度试验(共44件试验件)，提出剩余强度分布的双峰模型。该模型很好的解释了前人和本人实验中一些结论的矛盾之处，为今后剩余强度校核提供参考。