編者按：

第一次工業革命后，蒸汽機車等裝備和設備相繼發明出來，但隨之而來的是大量的斷裂事故。人們發現：在循環載荷作用下，構件的使用壽命遠小于設計壽命，甚至不到設計壽命的一半。就這樣，人們漸漸認識到了疲勞的破壞力，但最初人們對這一現象并不理解，隨后人們開展了一些有針對性的研究，金屬構件疲勞斷裂的面紗漸漸被掀開。從此，人們找開了一扇窗，透過窗欞，人們看到了疲勞問題的本質，更看到了戰勝金屬疲勞的曙光。

人們對金屬構件疲勞問題的最初理解始于19世紀。在第一次工業革命期間，重型卡車、汽車、輪船等機械設備的關鍵構件經常在循環載荷下斷裂失效。

起始人們很難理解，為什么在循環載荷或交變載荷下服役的金屬構件的壽命遠遠小于設計壽命。在這段時間里，一些刻骨銘心的失效事件讓人無比心痛，這也開啟了人們對金屬構件疲勞問題的認識。

William Albert于1837年首次發表了一篇金屬構件疲勞的文章，并建立了循環載荷和金屬構件耐久度（durability）之間的關系。

兩年以后，也就是1839年，Jean-Victor Poncelet，他是球磨機（mill wheels）鑄鐵軸的設計者，首次在力學書中官方使用了疲勞（fatigue）這個專業詞匯。

1842年，在19世紀一起最為嚴重的鐵路事故發生了，大概在凡爾賽附近，火車頭的車軸斷裂了。

William John Macquorn Rankine是這起事故的調查員，他來自英國軌道車輛公司，針對這起失效車軸的事故分析表明：它的失效源于沿徑向的脆性開裂。

1860-1870年間，August W?ler隨后做了一些開拓性的工作，在他研究車軸失效機制的時候應用了受控負載循環。他引進了旋轉彎曲疲勞測試，這項工作接下來直接促進了S-N曲線圖的發展，S-N曲線圖主要用于評估疲勞壽命和耐久度或金屬的疲勞極限。疲勞極限代表在某一應力水平下金屬將擁有無限或非常高的疲勞壽命。

在1886年，Johann Bauschinger寫了第一篇關于材料循環應力-應變行為的文章。在19世紀末，Gerber和Goodman研究了平均應力對疲勞參數的影響并提出疲勞壽命簡化理論。基于這些理論，設計者和工程師開始在產品研發時進行疲勞分析，對構件的壽命預測比以往更準確了。

在20世紀初葉，J. A. Ewing證實疲勞失效起源于微觀裂紋。1910年，O.H. Baskin使用W?ler測試數據定義了一個典型的S-N曲線的形狀并提出了對數關系。L. Bairstow接下來研究了金屬在循環載荷條件下的循環硬化和軟化行為。

Alan A. Griffith在1920年的工作直接導致斷裂力學的誕生，他研究了裂紋在脆性玻璃中的擴展。當斷裂力學的觀點滲透到疲勞裂紋的表征后極大地加深了人們對疲勞斷裂的理解。然而，盡管有了這樣的發展，疲勞和斷裂分析仍然不能被設計者熟練掌握和實踐。

這一課題最終還是解決了，在第二次世界大戰期間，發生了一些嚴重的事故直接刺激了這個問題的研究和攻克。既然是戰爭，就需要大規劃，快速制造船艦。這些船艦是美國制造出來用于作軍艦的。這些艦船的框架是焊接起來的而不是采用傳統的鉚接。

 在大西洋的海水中，這些船在冷水中很快就發生了開裂事故。事實上，一些船直接裂成了幾部分，海浪的沖擊導致了疲勞裂紋的萌生，然后這些裂紋在寒冷的環境中快速擴展導致了災難性的后果。

當溫度降至零下以后，會顯著降低焊縫和基體金屬的塑性，因此會使之變脆。因為脆性材料的斷裂能遠少于塑性材料，這會導致它們內部的臨界裂紋尺寸的減小，斷裂發生在室溫條件下看起來很安全的載荷條件下。

類似彗星噴氣客機斷裂以及在半空中爆炸。一架客機在10000米高空中飛行中就像一個加壓的氣球，機身的墻壁承受拉應力。因為航空飛行器的設計未考慮疲勞問題，循環空氣動力載荷導致裂紋通過機身萌生和擴展，并導致飛機最終斷裂。

今天，我們的汽車、輪船和飛機等大型裝備，其構件在進行生產之前都進行了抗疲勞設計，這種設計在較大程度上保證了這些設計在設計壽命范圍內的安全。

安全并不是絕對的，隨著人們對機械設備更高、更快、更苛刻的功能要求，其疲勞還是無法避免。我們常常形容一個人有鋼鐵般的意志。這說明在人們心中鋼鐵很強，但如果它“累”了，它也會碎掉，金屬的疲勞應引起人們更大的重視。因為它給金屬構件帶來的破壞是致命的和災難性的。

通過對金屬疲勞的認識，人們也應該重視自己，在當今社會，壓力山大，即便是鋼鐵在超過了疲勞極限也會累，何況人乎？