金属疲劳是怎么一回事？
一辆高速奔驰在公路上的自行车，突然“咔嚓”一声，车翻人伤，走近一看，原来是前叉子断了。类似的情况，人们还可以在不同场合经常碰到，像汽车的大轴；拖拉机的前梁在行驶途中或作业过程中也会突然损坏。这些损坏“事故”在以金属材料制成的运载工具上发生时都有这么一个共同特点：在没有外界破坏因素袭击的情况下，突如其来发生，直到临发生前，也没有明显的迹象让人察觉。这究竟是怎么一回事呢？
据记载，曾有一架满载乘客的美国巨型三引擎喷气式客机，从芝加哥机场起飞后不久突然失去左边一具引擎，随即着火燃烧、爆炸，机毁人亡。第二次世界大战以来美、英等国已有数百架军用和民用飞机发生类似的突然坠毁事故。造成这些惨祸的罪魁祸首又是谁呢？
人们当然不能对这样的灾祸等闲视之，经过研究，科学家发现这些灾祸来自于金属的“疲劳”这一劣根性的病症。
金属的疲劳是怎么一回事呢？为弄清这一概念，我们可作一个简单的试验：用双手要将一根细铁丝拉断，通常是很费力的，但改用双手将细铁丝来回反复弯折，那么细铁丝很快就会折断。科学上把金属在这种重复载荷作用或交变应力作用下的破坏现象叫做“疲劳”。
“疲劳”，顾名思义即疲乏的意思。一个人经过紧张的劳动和剧烈运动后，会感到腰酸背痛，十分疲劳，但经适当休息后，就可恢复了。金属构件在反复载荷的连续作用下产生的疲劳与人体疲劳有本质的区别：金属的疲劳不仅不能恢复，而且会导致毁灭性的破坏。据国外记载：世界上已有几千艘船舶的沉没，几十座巨型桥梁的倒塌，几百起火车的翻车事故都是由于金属的疲劳造成的。据估计，现代工业的80%以上的零部件的破坏，也都是由“疲劳”引起的。人们还发现：出现突然意外事故的那些工程结构和大型建筑都是严格按照传统强度条件设计的，计算是合理的，破坏时应力水平都远远低于材料的屈服应力。
人们对“疲劳”问题的研究始于一百多年前，早在1839年，法国的J.V.彭赛首先论述了“疲劳”问题，并提出“疲劳”这一术语。但疲劳研究的奠基人则是德国的A.沃勒，他在19世纪50年代首先得到表征疲劳特性的S—N曲线，并提出了疲劳极限的概念。疲劳研究虽有百余年历史，文献极多，但理论上不够完善。
目前“疲劳”已作为一门综合性的应用学科从物理学中的固体力学和金属物理领域中衍生出来，它与固体力学中的弹性力学、塑性力学、断裂力学、振动、应力分析等关系很密切。尤其是近年来断裂力学的进展，丰富了传统的疲劳理论的内容，促进了疲劳理论的发展。
目前人们正朝着两条途径对“疲劳问题”进行探索。一条途径是对现代化工业设备采取预防和保护措施，防患于未然。如选择具有较高的疲劳性能的材料，防止应力集中，合理布局结构，提高构件表面加工质量和采用一些新技术新工艺等。另一条途径是搞清疲劳破坏的机理，从理论上解决疲劳的破坏问题，这些研究既包括微观领域又包括宏观领域，既有机理和理论研究，又有实验科学分析研究。这些研究虽有进展，但尚未最后成熟，还有争论。
在疲劳破坏机理的研究中，先后有人分别提出了循环软化、滑移、位错、空洞合并和拉链等机理说，但都没获得一致公认。
又如疲劳累积损伤理论的研究，这是说明疲劳裂纹形成的重要理论研究。目前虽然已建立了几十个损伤理论，包括线性理论、修正理论经验公式和半经验公式等，但都存在很大的局限性，只能在特定的条件下使用，所以需要找到一个既简单又合理的统一理论。
在疲劳裂纹扩展理论的研究中，已提出的裂纹扩展公式有几十个，但都是近似公式，没有完全考虑影响裂纹扩展的一些主要因素。为此，这方面的研究还有许多工作要做。
疲劳问题是现代工业急待拔除的隐患。当前世界各国的科学家正在集中力量，为解决这个领域的种种疑难而坚持不懈地努力着。相信在不久的将来，人类完全能用先进的科学技术制服这个金属的大敌——疲劳。