在机械中，将具有一定规律周期循环的应力称为循环应力。循环应力的特性用最小应力σmin 与最大应力σmax 的比值 r=σmin/σmax 表示，r称为循环特征。当r=0，即σmin=0时，称为脉动循环应力。类似的，扩展开来，最小值为零，循环特性为零的循环，称为脉动循环。直齿圆柱齿轮传动中，齿面接触应力是脉动循环，齿根弯曲应力是对称循环。

为了研究交变应力，必须对构件内的应力随时间而变化的规律进行分析。如果以时间为横坐标，应力为纵坐标，在σ-t坐标系中可以画出一条表示应力随时间而变化规律的曲线，称为应力循环曲线。下面对应力循环曲线的规律和特性加以讨论，如图1所示。

应力由最大值σmax变到最小值σmin，然后又回到最大值，应力每经过一个周期则称为交变应力的一个应力循环。

最大应力与最小应力的平均值，称为应力循环中的平均应力，用σm表示，即：

最大应力与最小应力之差的一半。称为应力循环中的应力振幅，以σn表示，即：

最小应力与最大应力的比值。称为循环特征，以 表示。即：

式中σmin和σmax分别表示绝对值最小和最大的应力，当σmin和σmax同号时， 取正值，异号时 取负值。循环特征是用来表示交变应力变化特点的。

工程上常见的两种应力循环是对称循环和非对称循环，脉动循环是非对称循环的一种。

应力循环中的最大应力或最小应力为零的情况，称为脉动循环。如图2所示的齿轮根部的应力变化曲线，其变化情况像脉搏跳动一样。

脉动循环有以下特点：

σmax=0(或σmin=0）

σa=σm= σmax

=0

上面讨论的均是交变正应力的变化规律，对于构件所产生的交变剪应力，上述概念都适用，只是将正应力σ改为剪应力 即可。

应力循环中的最大应力σmax和最小应力σmin大小相等而符号相反的情况，称为对称循环。例如车轮旋转时的应力循环就是对称循环，如图3所示。中间截面上的弯曲正应力是随时间按正弦曲线规律变化的。

对称循环有以下特点：

σmax=σmin

σa=σmin

σm=0

疲劳寿命是指结构或机械直至破坏所作用的循环载荷的次数或时间。所谓疲劳破坏或疲劳失效的定义或准则是多种多样的。

按照疲劳机理可以将影响疲劳强度或疲劳寿命的因素分成三类：

①影响局部应力应变大小的因素。如载荷特性(应力状态、循环特性、高载效应、残余应力等)、零件的几何形状(缺口应力集中、尺寸大小)等；

②影响材料微观结构的因素。如材料种类、热处理状态(影响材料的延性、缺陷分布、缺陷的种类等)、机械加工(如锻使晶粒细化，缺陷增多；表面淬火使表面层强度增加，延性下降)等；

③影响疲劳损伤源的因素，如表面粗糙度、腐蚀和应力腐蚀等。

在构件强度设计中所用的基本公式，一般只适用于等截面的情况。当构件有台阶、沟槽，孔，缺口时，在这些部位的近旁，由于截面的急剧变化，将产生局部的高应力，应力峰值远大于由基本公式算得的应力值。这种现象称为应力集中，引起应力集中的台阶、沟槽、孔和缺口等几何形体统称为应力集中因素。

应力集中的产生因素：

(1) 集中力的存在。

(2) 材料本身的不连续性。

(3) 构件在制造或装配过程中，由于强拉伸或冷加工而引起的残余应力；由于热处理而引起的残余应力；铸铁与混凝土因收缩而造成的残余应力及焊接加工的残余应力。这些残余应力叠加上工作应力后，有可能出现较大的应力集中。

(4) 构件中由于装配，焊接、冷加工、磨削等而产生的裂纹。

(5) 构件在加工或运输中的意外碰伤和刮痕。这可能会使高强度钢因应力集中而破损。