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材料內部結構的不均勻造成應力傳遞的不平衡，有些地方會成為應力集中區。在循環應力或循環應變作用下，某些點逐漸產生了永久的結構變化，在力的持續作用下裂紋會越來越大，材料中能夠傳遞應力的部分越來越少，導致在一定的循環次數后裂紋發生斷裂的過程稱為疲勞。
在載荷下進行試驗以提供材料或零部件的某種疲勞數據的試驗稱為疲勞試驗。疲勞試驗按失效循環數的多少可分為高周疲勞試驗和低周疲勞試驗。
高周疲勞試驗以應力為某本控制參數，低周疲勞試驗以應變為基本控制參數。
按應力循環的類型可分為恒幅疲勞試驗、程序疲勞試驗和隨機疲勞試驗。
按加載方式可分為拉壓疲勞試驗、旋轉彎曲疲勞試驗、平面彎曲疲勞試驗、扭轉疲勞試驗和復合應力疲勞試驗。
按載荷和環境可分為室溫疲勞試驗、高溫疲勞試驗、低溫疲勞試驗、熱疲勞試驗、腐蝕疲勞試驗、接觸疲勞試驗和沖擊疲勞試驗。
按試樣有無預制裂紋可分為常規疲勞試驗和疲勞裂紋擴展試驗。
按試驗目的可分為材料疲勞性能試驗、疲勞設計系數試驗和零部件疲勞試驗。
機械零部件大多承受循環載荷，其破壞多數屬于疲勞破壞。因此，疲勞試驗對于機械設計具有重要意義。
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