機械零件，如軸、齒輪、軸承、葉片、彈簧等，工作過程中各點的應力隨時間周期性變化，隨時間周期性變化的應力稱為交變應力（也稱為循環應力），在交變應力作用下。雖然零件的應力低于材料的屈服點，但長期工作后的裂紋或突然完全斷裂的現象稱為金屬疲勞。這就需要使用疲勞強度試驗機進行試驗，這也是疲勞試驗的目的。
在一般試驗中，鋼在二次和有色（有色）金屬材料上承受次交變載荷時的應力稱為疲勞強度，當施加的交變應力為對稱循環應力時，所獲得的疲勞強度用σ表示。
疲勞失效是機械零件失效的主要原因之一。據統計，機械零件的失效約占疲勞失效的80%，在疲勞失效前沒有明顯的變形。因此，疲勞破壞常常會引起重大事故，因此承受軸、齒輪、軸承、葉片和彈簧等交變載荷的部件應選擇較好的疲勞強度材料。
疲勞強度試驗計算方法：零件的疲勞壽命與零件的應力、應變水平有關，它們之間的關系可以用應力一壽命曲線（σ-N曲線）和應變一壽命曲線（δ－Ν曲線）表示。應力一壽命曲線和應變一壽命曲線，統稱為S-N曲線。根據試驗可得其數學表達式：
σmN=C
式中：N應力循環數；
m、C材料常數。
在疲勞試驗中，實際零件尺寸和表面狀態與試樣有差異，常存在由圓角、鍵槽等引起的應力集中，所以，在使用時必須引入應力集中系數K、尺寸系數ε和表面系數β。