在微观结构分析方面，1975年，首次发现疲劳小裂纹效应。该效应考察裂纹尺寸对沉淀硬化铝合金裂纹扩展速率的影响后发现：在名义应力强度因子范围相等的条件下，长度为0.006～0.5毫米表面小裂纹比长度为几十毫米长裂纹的扩展速率快100倍。随后，日本学者于1976年发现了疲劳小裂纹的另外一个重要特征，即特征裂纹尺度，并在此基础上发展了K-T曲线。然后J.兰克福德（1982）、冈崎（1988）、吴学仁（1994）、G.J.邓（2015）等人均对疲劳小裂纹的扩展机制展开了研究；在疲劳小裂纹力学参量模型方面，现存的主要模型大多基于长裂纹的应力强度因子幅值的修正发展而来，国际上具有代表性的方法主要有纽曼-吴（Newman-Wu）方法（1994、1998）、局部闭合模型、瓦苏德万-萨达南达（Vasudevan-Sadananda）方法（1997、2001）；在疲劳小裂纹的模拟方面，裂纹扩展准则，微观拘束障碍等是小裂纹模拟的难点，小裂纹的模拟方法主要有以下3种，即基于位错理论的小裂纹模拟，基于材料结构弱点的小裂纹模拟和基于概率分布的小裂纹模拟。21世纪以来，小裂纹观测方法和实验手段更加趋于微观和直接，旨在澄清小裂纹扩展机理。疲劳小裂纹的观测手段主要有两类，即依赖于表面薄膜复型的离线观察和依赖于扫描电镜或光学显微镜的原位观察。伴随高分辨三维计算机断层扫描技术的发展，为实现疲劳小裂纹扩展的三维分析提供了可能。

疲劳失效过程总体可以划分为裂纹萌生、疲劳小裂纹和长裂纹至断三个阶段。经过数十年的研究，长裂纹的扩展机理逐渐清晰、实验手段也相对完善，并形成了基于线弹性断裂力学方法的诸多理论模型。疲劳小裂纹没有严格的定义，但是基本具有如下特征：疲劳小裂纹在低于长裂纹的扩展门槛值的名义应力水平下扩展、疲劳小裂纹的长度一般在1毫米以下。按照控制因素的性质，疲劳小裂纹又可划分为微观结构小裂纹和物理小裂纹。微观结构小裂纹与材料的显微组织特征尺度相当，扩展主要受组织结构因素的影响，而物理小裂纹的尺寸明显超过材料显微组织的特征尺度，扩展则主要由力学因素控制。

先前的大多研究均表明：当名义裂纹驱动力相同时，小裂纹的扩展速率会比长裂纹的相应速率高得多。因此把（由长裂纹疲劳试验得到的）实验室数据直接用于含短裂纹构件的破坏设计，可能导致对疲劳寿命的过高估计。对于不锈钢、钛合金及镍基合金等金属材料，疲劳裂纹萌生和小裂纹扩展阶段占据总疲劳寿命的比率可高达70%以上。因此，疲劳小裂纹演化过程在材料疲劳损伤、破坏中占有相当重要的地位。疲劳小裂纹的扩展机理与长裂纹存有诸多差异，导致传统的线弹性断裂力学模型不能用于小尺度裂纹扩展速率预测。这主要体现在如下几个方面：①局部微观结构特征及不连续（如晶粒尺寸、晶界、孪晶、夹杂物），影响着疲劳小裂纹的扩展速率和路径。对于不锈钢及镍基合金等材料，当小裂纹扩展到晶界时，扩展速率出现明显的下降，甚至出现止裂现象。但是，一旦裂纹长度超过几个晶粒尺寸时，裂纹扩展速率则会随着疲劳周次的增加而增加。②因为周围弹性材料所施加的约束不同，疲劳小裂纹微尺度下的扩展机制与穿透型长裂纹明显不同。尤其随着晶粒尺度的降低，这种机制的差异变得愈加明显。③小尺度裂纹尖端的局部屈服，导致裂纹闭合效应存在，使得有效（近顶端）裂纹驱动力和名义（远场）裂纹驱动力存有差异。以往的研究大多认为：裂纹闭合是导致长裂纹与小裂纹扩展速率差异的主要原因。另一方面，如果部件服役于高温环境，环境（氧化）等化学效应对小尺度裂纹扩展行为的影响不容忽视。关于疲劳小裂纹的研究主要集中于微观机制分析、裂纹驱动力模型、模拟和测试等3个方面。

在今后研究工作当中，更应该关注温度、微观机构、晶粒尺寸效应对裂纹萌生和小尺度裂纹扩展机制的影响，实现裂纹扩展过程中驱动力与阻力竞争效应的精确表征，实现裂纹萌生和小尺度扩展过程中局部应力应变场的精确测量与理论建模，从而形成考虑裂纹闭合等效应的断裂参量描述，发展具有普适的多尺度裂纹扩展模型。