传统的疲劳设计，是以材料的疲劳曲线或称S（应力）-N（寿命）曲线为根据的。由于实验数据存在很大的离散性，因此只能用统计判断的方法绘制此曲线。对于不稳定变应力，要用损伤累积假说来估算零件的疲劳破坏寿命。

各种材料对变应力的抵抗能力，是以在一定循环作用次数N下，不产生破坏的最大应力力σN来表示的。σN称为一定循环作用次数N的极限应力，也称为条件疲劳极限。对于一种材料，根据实验，可得出在各种循环作用次数N下的极限应力，以横坐标为作用次数N、纵坐标为极限应力，绘成如图8-10所示曲线，则称为材料的疲劳曲线，或称S-N曲线。

从图中可以看出，应力越高，则产生疲劳破坏的循环次数越少。变应力低于某一数值时，则材料不再产生疲劳破坏，此时的应力称为材料的疲劳极限。出现疲劳极限的循环次数称为循环基数N0，一般钢材 No=10^6-10^7左右，硬质合金（38HRC)>N0=25x10^7左右，有色金属没有水平线段，即没有绝对的疲劳极限。一般工程上给出的疲劳极限是10^7或10^8。在腐蚀介质的情况下，钢材也没有疲劳极限，如图8-11所示。对应于循环基数N0的疲劳极限，假如是对称循环的变应力，即r=-1，用σ-1或τ-1表示；如是脉动循环时，即r=0，则用σ0或τ0表示。

疲劳S-N曲线

疲劳曲线对比图

为了便于绘制疲劳曲线，往往采用半对数坐标lgN-σ（τ），有时也用对数坐标lgN-lgσ（τ）。图8-12所示为几种合金弹簧钢的对数坐标疲劳曲线。疲劳曲线左边的条件疲劳极限（倾斜段）可用下式表示

此式称为疲劳曲线方程。式中x为指数，与材料和应力形式有关，其值根据实验确定，在对数坐标中，此数即疲劳曲线的斜率。对于钢材x为6～10，有应力集中的取小值，表面光滑的取大值。

根据疲劳极限σ-1，按上式便可计算出任意循环作用次数N时的条件疲劳极限

式中 ks-寿命系数。

由于应力循环作用次数N对疲劳强度影响较大，所以在制定弹簧的许用应力时，根据作用次数分为三类：弹簧受变载荷在1x106次以上的为I类；在1x10^3-1x10^6次的为II类；在1x10^3次以下的为III类。