高周波機械的衝撃（High-Frequency Mechanical Impact, HFMI）処理は，溶接止端に局所的に圧縮残留応力を導入し，疲労強度を向上する技術である．HFMI 処理を汎用的な技術として確立するためには，継手に作用する繰返し応力振幅が，実働荷重にみられるようにランダムに変化する場合にも適用可能な疲労寿命予測法の確立が必要である．本研究では，多段ブロック振幅応力およびランダム振幅応力の2 種類の変動応力を用いた疲労試験を行い，HFMI 処理された継手がそれらの応力を受ける際の疲労強度向上効果を明らかにした．また，HFMI 処理によって残留応力が導入された継手に対し，繰返し応力を与え，残留応力の持続性を実験的に検証するとともに，有限要素解析により，繰返し応力によるHFMI 処理部の局所的な応力挙動を明らかにした．