在工程实践中，许多结构和零部件（如桥梁、飞机机翼、汽车悬架、医疗器械等）在服役过程中承受着随时间变化的循环载荷。即使这些载荷远低于材料的静态强度极限，长期反复作用也可能导致材料内部产生微裂纹并逐渐扩展，最终发生突然的、灾难性的断裂，这种现象称为疲劳失效。为了预防此类事故，确保产品安全可靠，疲劳试验成为材料科学和工程设计中不可或缺的环节。疲劳试验旨在模拟实际使用中的循环应力，研究材料或结构的疲劳性能。根据加载方式、载荷特性、试验目的和环境条件的不同，疲劳试验可分为多种类型。
一、 按加载方式分类
这是最基础的分类方法，根据施加在试样上的力或位移的类型来划分。
轴向疲劳试验 (Axial Fatigue Test)
原理： 在试样的轴线方向上施加循环的拉伸和/或压缩载荷。
特点： 最常见的疲劳试验类型，能直接测量材料的拉-拉、拉-压或压-压疲劳性能。广泛用于测试金属、复合材料等的标准试样。
应用： 评估螺栓、连杆、拉索等承受轴向力的部件。
弯曲疲劳试验 (Bending Fatigue Test)
旋转弯曲试验 (Rotating Bending Test)： 试样像轴一样旋转，同时承受恒定的弯矩。试样上任一点都经历完整的拉-压循环。设备相对简单，常用于快速筛选材料。
三点弯曲疲劳试验 (Three-Point Bending Fatigue Test)： 载荷通过一个加载头作用在水平放置试样的中点，支点在两端。试样中点承受最大弯矩。
四点弯曲疲劳试验 (Four-Point Bending Fatigue Test)： 使用两个加载头和两个支点，使试样中间一段区域承受恒定的弯矩，应力分布更均匀，常用于测试涂层、薄膜或脆性材料。
原理： 对试样施加循环的弯曲力矩，使其在长度方向上产生交变的拉应力和压应力。
子类型：
应用： 评估轴类、齿轮齿根、梁结构等。
扭转疲劳试验 (Torsional Fatigue Test)
原理： 对试样施加循环的扭矩，使其承受交变的剪切应力。
特点： 专门用于评估承受扭转力的部件，如传动轴、弹簧、螺钉等。
应用： 汽车传动系统、工具、紧固件。
复合载荷疲劳试验 (Combined Loading Fatigue Test)
原理： 同时施加两种或多种类型的载荷（如轴向+扭转、弯曲+扭转）。
特点： 更真实地模拟复杂工况下部件的受力状态，试验设计和分析更为复杂。
应用： 高性能发动机曲轴、飞机起落架、复杂机械部件。
二、 按载荷特性分类
根据循环载荷的幅值和平均值是否随时间变化来划分。
恒幅疲劳试验 (Constant Amplitude Fatigue Test)
原理： 在整个试验过程中，循环载荷的应力幅值（Stress Amplitude）和应力比（R = 最小应力/最大应力）保持不变。
特点： 试验条件简单、可控，是建立材料S-N曲线（应力-寿命曲线）的基础。S-N曲线是疲劳设计的核心依据。
应用： 材料疲劳性能的基础研究、标准测试。
变幅疲劳试验 (Variable Amplitude Fatigue Test)
原理： 循环载荷的幅值和/或平均值随时间随机或按特定程序变化，以模拟真实服役中复杂的载荷谱（如车辆行驶在不同路况下的载荷）。
特点： 更贴近实际工况，但试验周期长，数据分析复杂。常使用雨流计数法（Rainflow Counting）将复杂载荷谱简化为等效的恒幅循环。
应用： 飞机、汽车、铁路车辆等交通工具关键部件的寿命评估。
三、 按试验目的和方法分类
高周疲劳试验 (High-Cycle Fatigue, HCF)
原理： 施加较低的应力水平，导致材料在较高循环次数（通常 > 10⁴ - 10⁵ 次）后发生失效。
特点： 应力水平通常在材料弹性范围内，失效主要由裂纹萌生主导。常用S-N曲线描述。
应用： 大多数机械零件、结构件的常规疲劳评估。
低周疲劳试验 (Low-Cycle Fatigue, LCF)
原理： 施加较高的应力水平（通常超过材料的屈服强度），导致材料在较低循环次数（通常 < 10⁴ - 10⁵ 次）后发生失效。
特点： 材料在循环过程中发生塑性变形，失效由裂纹扩展主导。常用应变-寿命曲线（ε-N曲线）描述。
应用： 压力容器、涡轮叶片、地震作用下的建筑结构等承受大应变循环的部件。
裂纹扩展试验 (Crack Growth Test)
原理： 在预制裂纹的试样上施加循环载荷，测量裂纹长度随循环次数的扩展速率（da/dN）。
特点： 研究疲劳裂纹的扩展行为，建立裂纹扩展速率曲线（如Paris定律），用于断裂力学分析和剩余寿命预测。
应用： 安全关键结构的损伤容限设计和在役检测。
四、 按环境条件分类
常温疲劳试验： 在室温环境下进行，是最常见的类型。
高温疲劳试验： 在高温环境下进行，评估材料在热应力和机械应力共同作用下的疲劳性能（如发动机部件）。
腐蚀疲劳试验： 在腐蚀性环境（如盐雾、酸碱溶液）中进行循环加载，研究腐蚀与疲劳的协同效应，其破坏性远大于两者单独作用之和。
热疲劳试验： 通过反复加热和冷却导致材料内部产生交变热应力而引起的疲劳，常见于内燃机、热交换器等。