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疲劳失效是航空、机械、船舶工业等领域结构中最常见的破坏形式。疲劳破坏常发生在结构的应力集中部位,如铆钉孔、紧固件和键槽等。因此,工程上经常采用喷丸强化工艺来提高这些应力集中部位的疲劳强度和寿命。在实际应用中,许多机械结构常在随机载荷作用下工作,随机疲劳破坏是其主要失效形式。因此,研究喷丸强化缺口件在恒幅和变幅载荷作用下的疲劳强度与寿命预测方法具有重要的工程实际意义。本文首先开展了15-5PH中心孔喷丸试样在两种应力比(R=-1和R=0.06)下的恒幅疲劳试验,采用成组法获得了不同应力幅下的疲劳寿命数据；并采用正态分布假设,进一步确定出试样在不同存活率下的p-S-N曲线；结合六种平均应力修正模型,研究了其对非对称循环疲劳极限的预测能力。结果表明：SWT模型可以较好地描述平均应力对试样疲劳性能的影响,而Goodman模型、Soderberg模型、Gerber模型和Morrow模型得到的结果均偏小,Walker模型的预测结果则偏大。基于FKM (Analytical Strength Assessment of Components in Mechanical Engineering)方法,本文分别确定出15-5PH中心孔喷丸试样疲劳缺口系数和表面粗糙度修正系数,并重点研究了表面强化系数的取值方法。在此基础上,预测了中心孔喷丸试样在两种应力比下的疲劳极限。计算结果表明,当R=-1时,预测值与实验值非常接近,误差仅为5.55%；当R=0.06时,计算值与实验值误差约为21.46%。由此得出：应用FKM方法计算15-5PH中心孔喷丸构件的疲劳极限总体可以得到较好的预测结果。本文进一步开展了15-5PH中心孔喷丸强化试样在Mini-Twist载荷谱作用下的随机疲劳试验,获得了试样在三种应力水平下的随机疲劳寿命。并采用FKM方法,预估了试样在该载荷谱下的随机疲劳寿命。通过预估寿命与测试寿命比较表明：在低应力下,预测值和试验值比较接近,误差不超过1倍；而在高应力下,预测值和试验值最大差别接近4倍。论文还对上述误差产生的原因进行了初步分析,认为FKM方法中选择的平均应力修正公式不够合理是导致高应力下预测结果偏大的主要原因。为此,本文建议在FKM方法中引入与实验结果最为接近的SWT平均应力修正模型。进一步的计算表明：这种修正的FKM方法可以显著提高喷丸强化缺口试样的随机疲劳寿命预测精确度,预测结果与实验结果误差不超过10%。因此,可以采用这种修正的FKM随机疲劳寿命预测模型进行喷丸强化缺口构件的疲劳强度设计。