傳統(tǒng)的疲勞設(shè)計(jì)，是以材料的疲勞曲線或稱S（應(yīng)力）-N（壽命）曲線為根據(jù)的。由于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)存在很大的離散性，因此只能用統(tǒng)計(jì)判斷的方法繪制此曲線。對(duì)于不穩(wěn)定變應(yīng)力，要用損傷累積假說(shuō)來(lái)估算零件的疲勞破壞壽命。

各種材料對(duì)變應(yīng)力的抵抗能力，是以在一定循環(huán)作用次數(shù)N下，不產(chǎn)生破壞的最大應(yīng)力力σN來(lái)表示的。σN稱為一定循環(huán)作用次數(shù)N的極限應(yīng)力，也稱為條件疲勞極限。對(duì)于一種材料，根據(jù)實(shí)驗(yàn)，可得出在各種循環(huán)作用次數(shù)N下的極限應(yīng)力，以橫坐標(biāo)為作用次數(shù)N、縱坐標(biāo)為極限應(yīng)力，繪成如圖8-10所示曲線，則稱為材料的疲勞曲線，或稱S-N曲線。

從圖中可以看出，應(yīng)力越高，則產(chǎn)生疲勞破壞的循環(huán)次數(shù)越少。變應(yīng)力低于某一數(shù)值時(shí)，則材料不再產(chǎn)生疲勞破壞，此時(shí)的應(yīng)力稱為材料的疲勞極限。出現(xiàn)疲勞極限的循環(huán)次數(shù)稱為循環(huán)基數(shù)N0，一般鋼材 No=10^6-10^7左右，硬質(zhì)合金（38HRC)>N0=25x10^7左右，有色金屬?zèng)]有水平線段，即沒(méi)有絕對(duì)的疲勞極限。一般工程上給出的疲勞極限是10^7或10^8。在腐蝕介質(zhì)的情況下，鋼材也沒(méi)有疲勞極限，如圖8-11所示。對(duì)應(yīng)于循環(huán)基數(shù)N0的疲勞極限，假如是對(duì)稱循環(huán)的變應(yīng)力，即r=-1，用σ-1或τ-1表示；如是脈動(dòng)循環(huán)時(shí)，即r=0，則用σ0或τ0表示。

為了便于繪制疲勞曲線，往往采用半對(duì)數(shù)坐標(biāo)lgN-σ（τ），有時(shí)也用對(duì)數(shù)坐標(biāo)lgN-lgσ（τ）。圖8-12所示為幾種合金彈簧鋼的對(duì)數(shù)坐標(biāo)疲勞曲線。疲勞曲線左邊的條件疲勞極限（傾斜段）可用下式表示

此式稱為疲勞曲線方程。式中x為指數(shù)，與材料和應(yīng)力形式有關(guān)，其值根據(jù)實(shí)驗(yàn)確定，在對(duì)數(shù)坐標(biāo)中，此數(shù)即疲勞曲線的斜率。對(duì)于鋼材x為6～10，有應(yīng)力集中的取小值，表面光滑的取大值。

根據(jù)疲勞極限σ-1，按上式便可計(jì)算出任意循環(huán)作用次數(shù)N時(shí)的條件疲勞極限

式中 ks-壽命系數(shù)。

由于應(yīng)力循環(huán)作用次數(shù)N對(duì)疲勞強(qiáng)度影響較大，所以在制定彈簧的許用應(yīng)力時(shí)，根據(jù)作用次數(shù)分為三類：彈簧受變載荷在1x106次以上的為I類；在1x10^3-1x10^6次的為II類；在1x10^3次以下的為III類。