Экспериментально установлено, что при переменных напряжениях, гораздо меньших опасных напряжений от постоянной нагрузки, происходит разрушение материала. Существует несколько представлений о причинах разрушения конструкций от переменных напряжений. Приведем одно из таких пояснений.

Пояснение. Металлы имеют поликристаллическую структуру и сложены множеством кристаллов различного размера и различной ориентации. При нагружении металлического образца появляется неоднородное поле напряжений. Среднее напряжение может быть меньше опасного, а в отдельных точках на контактах кристаллов за счет концентрации они могут быть больше опасного.

В таких точках происходит разрушение материала и появляются микротрещины. При каждом повторяющемся нагружении трещины растут, так как сами являются концентраторами напряжений. Это приводит к появлению макротрещин и к разрушению элемента.

Вводится понятие о накоплении повреждений и разрушению материала от повторяющихся нагрузок.

Усталость — процесс постоянного накопления повреждений материала при действии переменных напряжений, приводящий к образованию трещин и разрушению.

Свойство материала сопротивляться усталостному разрушению называется выносливостью.