许多机械零件，如发动机曲轴、齿轮、弹簧及滚动轴承等，在工作中受到大小和方向都随时间作周期性变化的载荷作用，即使应力远远低于材料的屈服强度，但经过一定循环次数后，也可能发生突然断裂。这种现象称为疲劳断裂。疲劳断裂与在静载荷作用下的断裂不同，不管是脆性材料还是塑性材料，疲劳断裂都是突然发生的，事先均无明显的塑性变形，所以，疲劳断裂具有很大的危险性。例如：汽车的板弹簧或前轴发生疲劳而突然断裂，就会造成车毁人亡的重大交通事故。据统计，损坏的机械零件中大约有80％是由于金属的疲劳造成的。因此，在设计这种受力条件下工作的零部件，选用材料时必须考虑材料抵抗疲劳破坏的能力。材料的疲劳强度可以通过疲劳试验机测定，如图2-16所示。将光滑的标准试样的一端固定并使试样旋转，在另一端施加载荷。在试样旋转过程中，试样工作部分的应力将承受周期性的变化，从拉应力到压应力，循环往复，直至试样断裂。疲劳曲线示意图如图2-17所示，该曲线表明，材料承受的交变应力越大，其断裂前能承受的循环次数越少；反之，则循环次数越大。当材料承受的交变应力低于某一值时，经过无数次循环，试样都不会产生疲劳断裂。工程上规定，材料经过无限次交变载荷作用而不发生断裂的最大应力，称为疲劳强度，用符号σ-1表示，单位为MPa。
图2-16 疲劳试验示意图
实际上，金属材料不可能做无限次交变载荷试验。工程上规定，对于黑色金属经受107次、有色金属经受108次交变载荷作用而不产生断裂的最大应力，即为该材料的疲劳强度。(www.xing528.com)
影响金属疲劳强度的因素很多，如零件外形、表面质量、受力状态与周围介质等。因此，在进行设计时尽量避免尖角、缺口和截面突变等容易引起应力集中的结构，降低零件的表面粗糙度或者采用表面淬火、喷丸等处理方法，均可有效地提高零件的疲劳强度。在汽车的维修、保养过程中，应及时排除隐患，以保证车辆的安全运行。
图2-17 疲劳曲线示意图
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