疲劳强度的研究历史

1954年，世界上第一架商用客机德哈维兰彗星(de Havilland Comet)接连发生两起坠机事故，让“金属疲劳”一词出现在头条，引起了公众的持久关注。这种飞机也是第一种使用加压舱的飞机，有方形窗户。增压效应和循环飞行载荷的共同作用导致窗角出现裂纹，随着时间的推移逐渐变宽，最终导致机舱解体。彗星空难夺去了68条生命，这一悲剧不断提醒工程师们创造安全、坚固的设计。

此后，人们发现疲劳是许多机械零件失效的罪魁祸首，例如在高强度循环载荷下运行的涡轮机和其他旋转设备。

德国A. Waller在1867中展示了通过旋转弯曲试验得到的车轴疲劳试验结果，将疲劳与应力联系起来，提出了疲劳极限的概念，为常规疲劳设计奠定了基础。第二次世界大战期间和之后，通过对当时许多疲劳失效事故的调查和分析，逐渐形成了现代常规疲劳强度设计。1945年，美国的M.A. Mainer提出了线性损伤累积理论。1953年，美国的A.K. Head提出了疲劳裂纹扩展理论。之后形成了计算裂纹零件剩余寿命的具体应用，形成了损伤容限设计。20世纪60年代，可靠性理论开始应用于疲劳强度设计。

在常规的疲劳强度设计中，有无限寿命设计(将工作应力限制在疲劳极限以下，即假设零件无初始裂纹和疲劳损伤，寿命为无限)和有限寿命设计(利用超过疲劳极限的工作应力来适应一些更新周期短或一次性消耗的产品，以达到零件轻量化的目的，也适用于通过定期更换零件使某些零件设计寿命更短、重量更轻)。损伤容限设计是在材料实际存在初始裂纹的条件下，以断裂力学为基础，借助断裂韧性试验和无损检测技术，对存在初始裂纹的零件进行剩余寿命估算，并规定剩余寿命应大于两个维修周期，以保证在疲劳失效发生前至少有两次机会发现裂纹扩展到危险水平。疲劳强度的可靠性设计是保证在规定的寿命和规定的使用条件下，疲劳失效的概率在给定值(可靠性)以上，使零件的重量降低到恰到好处的设计。