疲劳载荷的最基本技术特征为：不高于机械结构零构件所能承受的最大极限载荷，呈规则周期性或不规则的反复变化。故疲劳载荷又称反复或交变载荷，是载荷关于时间的变化历程。

机械产品在疲劳载荷反复作用下发生的断裂破坏现象，可追溯到第一次工业革命后期。1858年，德国工程师A.沃勒开始关注蒸汽机车轴在疲劳载荷作用下的失效问题，他于1858～1870年发表了一系列疲劳载荷与破坏寿命方面的试验结果和研究论文。他曾用表格把结果列出，后来的研究者画成曲线，即S-N曲线，又称沃勒曲线。随后许多研究者针对不同金属材料关于破坏寿命与不同疲劳载荷间的经验定量关系发表了他们各自的研究成果，并归纳总结了破坏寿命与不同疲劳载荷水平间的等寿命统计曲线与形态，开启了疲劳载荷作用下机械产品疲劳破坏规律的工程处理方法研究。20世纪50～60年代，英国“彗星”号喷气式客机在十几年的运营时间里发生了十多起因疲劳破坏所导致的恶性事故，引起了学术界及机械工程领域对疲劳载荷与疲劳破坏的极大关注。航空业界不惜重金开展工程疲劳载荷测试、航空常用金属材料或构件的疲劳破坏试验以及工程设计控制方法研究。美国波音公司在20世纪80年代建立了基于细节疲劳额定值（DFR）方法的完整工程试验及设计分析评估方法体系。同年代，以法国学者J.勒迈特雷为代表的一批学者从连续损伤力学理论出发，开始了疲劳损伤及其破坏行为的力学基础理论研究。

疲劳载荷研究狭义上是对外部反复作用载荷历程变化规律及其统计特性的研究，还包括计算分析外部疲劳载荷传递至具体零构件疲劳危险部位的内力变化历程；广义上，还应包括这类载荷历程的不同变化对机械零构件所造成的疲劳损伤累积规律研究。不同的机械结构工程产品，如航空器、车辆、现代高速列车、桥梁以及建筑结构等，因使用用途、工作状态与工作环境的不同，外部疲劳载荷的作用方式、作用次数以及变化规律也千差万别。但总体上，疲劳载荷是一个动态的变化历程，而工程设计分析研究仅考虑其最基本的统计特性，这是因为疲劳损伤的形成及其累积在工程上可认为是一个静态的渐进破坏力学过程。疲劳载荷主要研究内容包括：

①疲劳载荷历程的力学试验测试。不同的工程机械，载荷历程的试验测试技术有明显差异，通常是在机械装备的重心附近和工程关注部位安装加速度计和应变计，针对典型使用工况测量其整体的加速度或局部的应变变化历程，进而利用工程力学方法将其转换成具体的载荷历程，同时应用数值滤波方法对变幅过小的历程予以删除。

②载荷历程的统计分析与再编排。对不同工况的载荷历程数据进行峰谷值大小、次数等的简单统计，或通过雨流计数方法等进行均值及变程对统计。针对工程机械不同的使用工况、使用顺序以及使用比例，对疲劳载荷重新进行合理简化与再编排，用于工程机械设计寿命验证试验的疲劳载荷输入。

③疲劳危险部位的应力应变历程计算。对研究对象建立变精度的有限元数值分析模型，通过动力学或静力学的数值计算获得零构件危险点的应力应变历程。对于危险点处于弹性状态的情况，仅计算一次标称值，通过载荷传递系数得其总的变化历程；对于危险点处于弹塑性状态的情况，则需要在局部细节模型上通过非线性数值计算方法逐历程完成计算。

随着研究工作的深入发展，机械工程领域在随机疲劳、载荷顺序效应、概率损伤力学方法等方向上均取得了明显的研究成效。