對于機械結構來說，疲勞失效的過程可以分為裂紋形成與裂紋擴展兩個階段。現行的分析方法大致有兩種試驗法和試驗分析法具體如下：
第一種就是完全依賴于試驗，是傳統的方法。它直接通過與實際情況相同或相似的試驗來獲取所需的疲勞數據。這種方法雖然可靠，但是在設計階段，或者構件太復雜、昂貴，以及在實際情況的類別(如幾何形狀、結構尺度、加載方式、環境條件、工藝狀況等)數量太龐大的情況下，無論從人力、物力，還是從工作周期上來說，都是不大可行的。
第二種就是試驗分析法，它是依據材料的疲勞性能，對照結構所受到的載荷歷程，按分析模型來確定結構的疲勞壽命。其中結構疲勞壽命分析方法主要有名義應力法、局部應力應變法、損傷容限設計法(斷裂力學的裂紋擴展法)等。名義應力法通常是以名義應力為基本設計參數，以S-N曲線為主要設計依據的抗疲勞設計方法。它通過考慮實際零件與試樣的差別，如應力集中，平均應力，表面光潔度，表面處理以及尺寸效應等，修正通過試件測出的材料S-N曲線得出零件的S-N曲線，最后結合疲勞線性累積損傷理論，估算疲勞壽命。局部應力應變法是在低周疲勞的基礎上發展的一種疲勞壽命估算方法，其基本的設計參數為應力集中處的局部應力和應變。在疲勞裂紋形成壽命估算時，需從應變控制的標準光滑小試樣疲勞試驗中得到材料的循環應力一應變曲線，從彈性應力應變估計彈塑性局部應力應變，需要用諸如雨流法統計應變循環次數，也需要用Miner等損傷累積法則處理變幅載荷譜。平均應力，表面光潔度以及表面處理的影響在模型中也可以加以考慮。損傷容限設計法是在斷裂力學基礎上發展起來的一種抗疲勞設計方法，其主要是以承認材料內有初始缺陷為依據，并把這種初始缺陷看作為裂紋，依據材料在使用載荷下的裂紋擴展性質，估算其剩余壽命值。