材料在应力或应变的反复作用下所发生的性能变化称为疲劳，若导致材料开裂就称为疲劳断裂，有时也简称为疲劳。

疲劳研究发展的每一关键阶段几乎都与机械装备的断裂事故及其分析有关。

在工程机构和机械构件中，疲劳失效的现象极为广泛，它遍及每一个运动的零部件。绝大多数零部件承受的应力是周期变化的，如各种发动机曲轴、主轴、齿轮、弹簧以及各种滚动轴承等，这些零部件的损坏，据统计80%以上是由于疲劳断裂引起的。甚至看上去静止的零部件，只要它承受反复作用的载荷，就会导致疲劳断裂失效。

疲劳断裂时，最高应力一般远低于静载荷下材料的强度极限（有时远低于屈服强度），甚至低于弹性极限。材料对静载荷抗力主要取决于材料本质，而在变动载荷作用下，对形状、尺寸、表面状态、使用条件、外界环境等非常敏感；加工过程也对疲劳抗力有很大的影响，材料内部宏观、微观的不均匀性对材料抗疲劳损伤性能的影响也远比在静载荷下大。很大一部分零部件承受弯曲扭转应力，这种情况下应力分布都是表面应力最大，而表面情况，如缺口、刀痕、表面粗糙度、氧化、腐蚀、脱碳等都对疲劳抗力有极大的影响，增加了疲劳断裂的机会。

构件疲劳断裂是由交变应力引起的一种缓慢断裂过程。一般将它分为三个阶段，即裂纹萌生、裂纹扩展和最后断裂。裂纹萌生包括疲劳硬化或软化、不均匀变形、形成驻留滑移带和显微裂纹。裂纹扩展一般分为两个阶段：早期沿滑移面与应力轴约呈45°方向的扩展为第Ⅰ阶段，随后沿垂直于应力轴方向的扩展为第Ⅱ阶段。

疲劳断裂失效在断裂前没有明显的宏观塑性变形，断裂没有先兆，往往造成灾难性的后果，引起巨大的经济损失和社会危害。另外，疲劳是一个包含许多学科的研究分支，它可以为基础研究和应用研究提供大量的多种多样的现象。因此，研究疲劳断裂，寻找提高材料疲劳抗力的途径和预防疲劳断裂的各种措施以防止疲劳断裂事故的发生，对于国民经济和科学技术都有重大意义。