通过完成1Cr18Ni9Ti管道焊缝金属光滑漏斗形试样系统性的应变控制疲劳试验，研究了低周疲劳短裂纹行为和可靠性分析方法。从疲劳损伤的局部性角度，区别试样表面不同尺度、位置微裂纹对疲劳损伤贡献的差异，引入“有效短裂纹”、“主导有效短裂纹”和“有效短裂纹密度”三个新概念，提出了“有效疲劳短裂纹准则”和“局部逆序观测法”。研究了短裂纹的萌生、扩展行为及其统计演化规律，阐明了疲劳短裂纹群体交互作用与损伤演化的机制，揭示了疲劳性能存在随机性及演化性的本质原因，建立了非线性“主导有效短裂纹”扩展律。克服了国际上对短裂纹群体性、演化性机制模糊不清的缺点。解决了国际上长期未能查明疲劳性能存在随机性原因的难题。为疲劳短裂纹行为及其应用研究，提供了一条较为合理的新思路。<br />　　同时，试验发现了循环本构的分散性现象，揭示了这一现象的物理机制，阐明了它与被广泛认识的循环应变一寿命关系分散性一样，是固有的疲劳现象，并基于Ramberg-Osgood方程提出了描述这一分散性的统计模型。综合考虑总体拟合效果、与疲劳失效机制的一致性和尾部预测的安全性三原则，提出了确定疲劳数据良好假设分布的统一方法。与ASME规范中的疲劳分析一致，从虚拟应力幅的角度研究了低周疲劳可靠性问题。探索了循环本构存在分散性时S和N都具有随机性的随机S-N关系统计模型，考虑试验数据整体随机性，提出了测定P-S-N曲线的广义极大似然法。该法适用于三参数、Langer和Basquin三种S-N模型以及任何疲劳试验方法得到的5-N数据。然后，综合随机Ramberg-Osgood-Langer-Neuber理论，提出了基于虚拟应力幅的低周疲劳可靠性分析方法。由于现有疲劳分析尚未考虑过循环本构的分散性现象，这一发现为结构疲劳强度理论带来了新课题，推动了疲劳强度理论的发展。