La acumulación de daño por fatiga no solo causará la degradación del rendimiento del material, sino que también llevará al crecimiento de la tensión efectiva y la rigidez crítica. Sin embargo, los modelos de fiabilidad por fatiga existentes suelen ignorar el crecimiento de la tensión efectiva y su influencia en la rigidez crítica de un material compuesto. Este estudio considera los efectos combinados de la degradación del rendimiento y el crecimiento de la tensión efectiva, y se presentan un par de modelos de fiabilidad por fatiga para un material compuesto. En primer lugar, el daño por fatiga en un material compuesto se cuantifica mediante su degradación del rendimiento, y se compara la precisión de ajuste de varios modelos típicos de daño por fatiga. Posteriormente, se consideran las incertidumbres de la resistencia inicial y la rigidez inicial, y se proponen un par de modelos probabilísticos de resistencia residual y rigidez residual. Los datos de degradación del rendimiento de laminados Gr/PEEK [0/45/90/-45] se utilizan para verificar los modelos probabilísticos propuestos. Finalmente, se elabora el mecanismo de crecimiento de la tensión efectiva y su influencia en el umbral de fallo, y se desarrollan un par de modelos de fiabilidad por fatiga para materiales compuestos. Además, se comparan y discuten las diferencias entre los resultados del análisis de fiabilidad basados en la resistencia y la rigidez de los materiales compuestos.