構件處於動態，其材料承受波動的應力或應變作用時，構件內某一點或某幾點發生局部的、永久性的組織變化的一種遞增過程。經過足夠多次的應力和應變波動迴圈後，遞增部分的損傷累積導致裂紋形成並逐漸擴展以至完全破斷。由於其失效前無明顯變形，疲勞破壞常常是突然發生的，因此工程上將疲勞視為“隱患”。其波動可以是幅值變化，也可以是頻率變化。早期將等幅定頻迴圈應力或應變下的疲勞稱為常幅疲勞，變幅定頻波動下的疲勞稱為變幅疲勞，變幅變頻的隨機波動下的疲勞，即構件承受隨機荷載而引起的的疲勞稱為隨機疲勞。
自德國學者A.沃勒提出金屬材料的旋轉彎曲疲勞試驗以來，疲勞強度的研究，已有百餘年歷史；從早期的破壞研究發展到疲勞破損過程的研究，其目的是預估疲勞壽命，即指疲勞破壞前材料或構件所經受的具有特定性質(常幅、變幅、隨機)的應力或應變的循環次數。全壽命N＝NO+ND，式中NO為裂縫形成壽命；ND為裂縫擴展壽命。
應力疲勞分析法 是研究材料或構件中的名義應力(S)與疲勞壽命(N)之間關系的分析法。構件的S－N曲線，由於試驗條件及耗資等因素一般采用材料試樣的S－N曲線進行推算，如考慮尺寸影響、應力集中影響與加工影響等因素，然後推算出能經受指定N次循環數的尚存應力水平作為具體的估計量。對於有一定存活率(P%)要求的構件，需從P-S-N曲線著手，推算出具有指定存活率的疲勞強度作為估計量。估計裂紋形成壽命NO時，宜作裂紋形成壽命的S-N曲線。工程裂紋長度ɑ
是工程上人為選定的用以區分裂紋形成與裂紋擴展階段的界限，其值因檢測手段、構件、材料、受載形式等因素而不同，有時采用
ɑ
＝0.3～0.5毫米。
應變疲勞分析法 是60年代後興起的方法，認為構件的疲勞壽命主要由構件的危險部位所決定。疲勞破壞的起因取決於構件的應力集中部位的塑性變形。這種方法主要用於低周疲勞分析，它是針對該疲勞危險部位的小塊材料，在加載過程中的局部應力－應變歷程所建立的理論，較為符合疲勞破壞機理。同時也考慮瞭加載次序的影響，是估算裂紋形成壽命的較好方法之一。以循環應力－應變遲滯回線為損傷計算特征的光滑試樣的應變－壽命曲線，即ε－Nf曲線(見圖)，圖中Nr為高周疲勞與低周疲勞的分界點。有應力集中的構件其壽命預估，是利用材料的光滑試樣的疲勞壽命資料，隻需其應力集中部位的局部應變歷程與光滑試樣相同，且二者工程裂紋尺寸的規定又一樣，則光滑試驗的壽命即為該構件的壽命。
隨機疲勞分析法 常以構件上的隨機荷載歷程或者構件上的響應時間歷程編制成荷載譜，以損傷當量的概念編成離散的荷載程序塊，等效於實際的連續的隨機荷載歷程，這樣可采用與變幅疲勞相似的方法進行疲勞壽命預估。荷載譜的編制是應力疲勞分析法的基礎，它不僅在模擬加載試驗中需要，而且是壽命預估的荷載依據。編制時的計數法較多，雨流計數法為最常用的方法之一。編制時尚有隨機波形的變均值簡化原則，累積頻次的統計推斷以及八級程序塊的選用等。隨機疲勞的計算已編制有計算機的通用計算程序。應變疲勞分析法也有相應的計算程序。
參考書目
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徐灝編：《疲勞強度設計》，機械工業出版社，北京，1981。
J.A.Collins，Failure of Materials in MechanicalDesiɡn Analysis Prediction Prevention，JohnWiley &Sons，New York，1981.
川田雄一著：《金屬の疲労と設計》第3版，ォ一ム社，東京，1982。