Pękanie zmęczeniowe jest jedną z głównych form pękania elementów metalowych. Od czasu opublikowania klasycznej pracy Wöhlera na temat zmęczenia w pełni zbadano właściwości zmęczeniowe różnych materiałów podczas testów przy różnych obciążeniach i warunkach środowiskowych. Chociaż większość inżynierów i projektantów zauważyła problemy związane ze zmęczeniem i zgromadzono dużą ilość danych eksperymentalnych, nadal istnieje wiele urządzeń i maszyn, które cierpią z powodu pęknięć zmęczeniowych.
Istnieje wiele form uszkodzeń zmęczeniowych części mechanicznych:
*W zależności od różnych form obciążeń przemiennych można je podzielić na: zmęczenie rozciągające i ściskające, zmęczenie zginające, zmęczenie skrętne, zmęczenie kontaktowe, zmęczenie wibracjami itp.;
*Ze względu na wielkość całkowitych cykli pękania zmęczeniowego (Nf) można je podzielić na: zmęczenie wysokocyklowe (Nf＞10⁵) i zmęczenie niskocyklowe (Nf＜10⁴);
*W zależności od temperatury i warunków środowiska eksploatowanych części można je podzielić na: zmęczenie mechaniczne (temperatura normalna, zmęczenie w powietrzu), zmęczenie w wysokiej temperaturze, zmęczenie w niskiej temperaturze, zmęczenie zimnem i ciepłem oraz zmęczenie korozyjne.
Istnieją jednak tylko dwie podstawowe formy, a mianowicie zmęczenie ścinające spowodowane naprężeniem ścinającym i normalne zmęczenie pękające spowodowane normalnym naprężeniem. Inne formy pękania zmęczeniowego są połączeniem tych dwóch podstawowych form w różnych warunkach.
Pęknięcia wielu części wałów to przeważnie pęknięcia zmęczeniowe spowodowane zginaniem obrotowym. Podczas pękania zmęczeniowego przy zginaniu obrotowym obszar źródła zmęczenia zazwyczaj pojawia się na powierzchni, ale nie ma stałego miejsca, a liczba źródeł zmęczenia może wynosić jedno lub więcej. Względne położenia strefy źródła zmęczenia i ostatniej strefy pęknięcia są zazwyczaj zawsze odwrócone o kąt w stosunku do kierunku obrotu wału. Na tej podstawie można wywnioskować kierunek obrotu wału na podstawie względnego położenia obszaru źródła zmęczenia i obszaru ostatniego pęknięcia.
Gdy na powierzchni wału występuje duża koncentracja naprężeń, może pojawić się wiele obszarów źródeł zmęczenia. W tym momencie ostatnia strefa pęknięcia przesunie się do wnętrza szybu.
