Patah lelah merupakan salah satu bentuk utama patahnya komponen logam. Sejak publikasi karya kelelahan klasik Wöhler, sifat kelelahan bahan yang berbeda ketika diuji pada berbagai beban dan kondisi lingkungan telah dipelajari sepenuhnya. Meskipun masalah kelelahan telah diketahui oleh sebagian besar insinyur dan perancang, dan sejumlah besar data eksperimen telah dikumpulkan, masih banyak peralatan dan mesin yang mengalami patah tulang akibat kelelahan.
Ada banyak bentuk kegagalan patah lelah pada bagian mekanis:
*Menurut berbagai bentuk beban bolak-balik, dapat dibagi menjadi: kelelahan tarik dan kompresi, kelelahan lentur, kelelahan puntir, kelelahan kontak, kelelahan getaran, dll.;
*Menurut ukuran total siklus patah lelah (Nf), dapat dibagi menjadi: kelelahan siklus tinggi (Nf＞10⁵) dan kelelahan siklus rendah (Nf＜10⁴);
*Menurut suhu dan kondisi medium suku cadang yang digunakan, dapat dibagi menjadi: kelelahan mekanis (suhu normal, kelelahan di udara), kelelahan suhu tinggi, kelelahan suhu rendah, kelelahan dingin dan panas, serta kelelahan korosi.
Namun bentuk dasarnya hanya ada dua, yaitu kelelahan geser yang disebabkan oleh tegangan geser dan kelelahan patah normal yang disebabkan oleh tegangan normal. Bentuk lain dari fraktur kelelahan merupakan gabungan dari dua bentuk dasar ini dalam kondisi berbeda.
Patah pada banyak bagian poros sebagian besar merupakan patah lelah lentur rotasi. Pada patahan lelah lentur rotasi, daerah sumber kelelahan umumnya muncul di permukaan, namun tidak ada lokasi yang tetap, dan jumlah sumber kelelahan bisa satu atau lebih. Posisi relatif zona sumber kelelahan dan zona rekahan terakhir umumnya selalu terbalik dengan sudut relatif terhadap arah putaran poros. Dari sini, arah putaran poros dapat disimpulkan dari posisi relatif daerah sumber kelelahan dan daerah patahan terakhir.
Ketika terdapat konsentrasi tegangan yang besar pada permukaan poros, beberapa daerah sumber kelelahan dapat muncul. Pada titik ini zona rekahan terakhir akan berpindah ke bagian dalam poros.
