材料内部结构的不均匀造成应力传递的不平衡，有些地方会成为应力集中区。在循环应力或循环应变作用下，某些点逐渐产生了永久的结构变化，在力的持续作用下裂纹会越来越大，材料中能够传递应力的部分越来越少，导致在一定的循环次数后裂纹发生断裂的过程称为疲劳。

在载荷下进行试验以提供材料或零部件的某种疲劳数据的试验称为疲劳试验。疲劳试验按失效循环数的多少可分为高周疲劳试验和低周疲劳试验。

高周疲劳试验以应力为某本控制参数，低周疲劳试验以应变为基本控制参数。

按应力循环的类型可分为恒幅疲劳试验、程序疲劳试验和随机疲劳试验。

按加载方式可分为拉压疲劳试验、旋转弯曲疲劳试验、平面弯曲疲劳试验、扭转疲劳试验和复合应力疲劳试验。

按载荷和环境可分为室温疲劳试验、高温疲劳试验、低温疲劳试验、热疲劳试验、腐蚀疲劳试验、接触疲劳试验和冲击疲劳试验。

按试样有无预制裂纹可分为常规疲劳试验和疲劳裂纹扩展试验。

按试验目的可分为材料疲劳性能试验、疲劳设计系数试验和零部件疲劳试验。

机械零部件大多承受循环载荷，其破坏多数属于疲劳破坏。因此，疲劳试验对于机械设计具有重要意义。