结构的失效形式有多种，其中当结构在长期循环载荷作用下会出现的失效称为疲劳。疲劳会影响结构的使用寿命，所以在实际进行设计时应尽量避免这种情况发生。

疲劳适用范围

材料疲劳时一般会有裂纹产生，裂纹主要有三个阶段：

1）萌生；裂纹萌生是指材料在多次循环载荷作用下，在微观状态下发生损伤；

2）扩展；裂纹扩展是指裂纹在不断增长；

3）断裂；裂纹无法继续承受峰值载荷的作用，断裂发生。

2和3两个阶段通常属于断裂力学，疲劳主要适用于第1个阶段。

 裂纹的三个阶段 

疲劳分类

根据载荷循环的次数，一般将疲劳分为低周疲劳和高周疲劳，两者之间并没有明显的界定，一般以数万次循环来区分。

高周疲劳情况下，材料的应力较低，因此应力-应变关系可认为是线弹性的。低周疲劳会含有一些非线性，材料应力-应变关系呈现滞回特性。

疲劳预测方法

对于疲劳的预测较为经典的就是S-N曲线，N代表材料失效前所经历的的循环次数（寿命），S表示单轴加载的应力幅值。若两坐标都取log10，则曲线大致呈直线。S-N曲线后半段有水平段，这表示存在疲劳极限，即当材料所受应力幅值低于某一应力阈值时，无论施加多少次循环载荷材料都不会发生疲劳破坏，使用寿命无限长。

 S-N曲线 

提升材料疲劳强度方法

1）可以设计合理的结构外形。如避免截面的较大改变；

2）提高加工质量。如精加工；

3）提高表面强度。如对金属材料进行喷丸等。