Como uno de los componentes críticos en los sistemas de transmisión de helicópteros, el flange es propenso a daños por fatiga y fallos bajo condiciones operativas complejas, lo que influye seriamente en la seguridad operativa y la vida útil. Para mejorar la integridad estructural de los flanges, se propone un método de modelo sustituto integrado (ISM) basado en un optimizador de distribución exponencial (EDO) para la predicción de la vida por fatiga y la evaluación de la fiabilidad de la estructura del flange. En este método, se adopta el método de promediado de modelos bayesianos para construir un modelo sustituto de alta eficiencia y se utiliza el EDO para encontrar los parámetros óptimos del modelo. La predicción de la vida por fatiga de alta ciclo (HCF) y la evaluación de la fiabilidad de la estructura del flange del helicóptero se realizan mediante el método EDO-ISM propuesto y otros métodos. Los resultados demostraron que el método EDO-ISM mejora la precisión del modelado en un 63.17% y la eficiencia computacional en un 8.743%, en comparación con otros métodos. El análisis de fiabilidad muestra un alto grado de fiabilidad de 0.9981 para la estructura del flange, mientras que el análisis de sensibilidad revela que el par de rotación (S = 0.386, I = 0.312) y el índice de ductilidad por fatiga (S = 0.312, I = 0.278) son los parámetros más significativos que afectan la vida HCF del flange. Estos resultados revelan las fortalezas del método EDO-ISM en la predicción de la vida HCF y la evaluación de la fiabilidad de la estructura del flange del helicóptero. Los esfuerzos de este estudio proporcionan un método prometedor para la predicción de la vida HCF y la evaluación de la fiabilidad de estructuras complejas además de los flanges de helicópteros bajo condiciones de trabajo complejas.