Les critères de fatigue multi-axiale sont très nombreux, chacun de ces critères adopte une approche différente, ce nombre assez important reflète l'inexistence d'un critère universel applicable pour tous types de chargement. L'objectif de ce travail consiste à identifier l'aptitude des critères de fatigue à prendre en compte les incertitudes et les variabilités des paramètres structuraux liés à la géométrie, au matériau et aux chargements. Pour un matériau donné, une comparaison des différents critères par rapport aux dispersions des données expérimentales a été faite, une optimisation des lois et des paramètres statistiques liés au matériau permet de faire un classement de ces critères en termes de dispersion, permettant ainsi, de choisir le critère le plus robuste. Une étude de dimensionnement d'une vis de fixation utiliser dans le transport ferroviaire a été réalisée, où un couplage fatigue-fiabiliste a été utilisé : la détermination du tenseur de contrainte au niveau des fonds des filets, permettra par le biais du critère de fatigue choisit, de calculer la probabilité de défaillance des assemblages vissés.