Вирішено актуальну проблему визначення характеристик опору втомі деталей машин для забезпечення їх ресурсу на стадії проектування за заданим режимом навантажування та для проведення експертної оцінки їх поломок від втоми. Обгрунтовано доцільність використання індивідуальних характеристик опору втомі деталей, завдяки яким запропоновано трактування лінійної гіпотези підсумовування втомних пошкоджень для визначення їх межового пошкодження. Для виключення впливу нижньої межі пошкоджувальних напружень на точність поділу навантажувального спектра на пошкоджувальну та непошкоджувальну частини та більш повного врахування руйнівних його напружень розроблено метод заміни фактичного багатоступінчастого режиму навантажування еквівалентним йому двоступінчастим. Удосконалено математичну модель кривої втоми. За цього запропоновано використовувати криву втоми нової форми з лівою ділянкою за степеневою функцією та правою - за уніфікованою функцією Вейбулла. Розроблено метод визначення межі витривалості деталі, що оптимально відповідає напрацюванням та умовам їх навантажування на базі кривої втоми форми й еквівалентного двоступінчастого режиму. Для раціонального вибору матеріалу деталей за рівнем їх втомної міцності рекомендовано використовувати рівняння подібності втомного руйнування. Запропоновано метод визначення характеристик опору втомі деталей та їх матеріалу в імовірнісному трактуванні. Проведено комплексну апробацію розробленої методики для різних деталей і зразків з різноманітними характеристиками напружень і деформацій і доведено доцільність її використання.