对于机械结构来说，疲劳失效的过程可以分为裂纹形成与裂纹扩展两个阶段。现行的分析方法大致有两种试验法和试验分析法具体如下：
第一种就是完全依赖于试验，是传统的方法。它直接通过与实际情况相同或相似的试验来获取所需的疲劳数据。这种方法虽然可靠，但是在设计阶段，或者构件太复杂、昂贵，以及在实际情况的类别(如几何形状、结构尺度、加载方式、环境条件、工艺状况等)数量太庞大的情况下，无论从人力、物力，还是从工作周期上来说，都是不大可行的。
第二种就是试验分析法，它是依据材料的疲劳性能，对照结构所受到的载荷历程，按分析模型来确定结构的疲劳寿命。其中结构疲劳寿命分析方法主要有名义应力法、局部应力应变法、损伤容限设计法(断裂力学的裂纹扩展法)等。名义应力法通常是以名义应力为基本设计参数，以S-N曲线为主要设计依据的抗疲劳设计方法。它通过考虑实际零件与试样的差别，如应力集中，平均应力，表面光洁度，表面处理以及尺寸效应等，修正通过试件测出的材料S-N曲线得出零件的S-N曲线，最后结合疲劳线性累积损伤理论，估算疲劳寿命。局部应力应变法是在低周疲劳的基础上发展的一种疲劳寿命估算方法，其基本的设计参数为应力集中处的局部应力和应变。在疲劳裂纹形成寿命估算时，需从应变控制的标准光滑小试样疲劳试验中得到材料的循环应力一应变曲线，从弹性应力应变估计弹塑性局部应力应变，需要用诸如雨流法统计应变循环次数，也需要用Miner等损伤累积法则处理变幅载荷谱。平均应力，表面光洁度以及表面处理的影响在模型中也可以加以考虑。损伤容限设计法是在断裂力学基础上发展起来的一种抗疲劳设计方法，其主要是以承认材料内有初始缺陷为依据，并把这种初始缺陷看作为裂纹，依据材料在使用载荷下的裂纹扩展性质，估算其剩余寿命值。