鋼材在交變荷載(方向、大小循環變化的力)的反復作用下，往往在應力遠小于其抗拉強度時就發生破壞，這種現象稱為鋼材的疲勞破壞。實驗證明，鋼材承受的交變應力σ越大，則鋼材至斷裂時經受的交變應力循環次數N越少，反之越多。當交變應力降低至一定值時，鋼材可經受交變應力循環達無限次而不發生疲勞破壞。通常取交變應力循環次數取某一固定值(例如N=107)時試件不發生破壞的應力值σN作為其疲勞極限。在進行疲勞試驗時，采用的小與應力之比ρ叫做疲勞特征值。對于預應力鋼筋通常取0.7～0.85，對于非預應力鋼筋，通常取0.1～0.8.

鋼材的疲勞破壞一般是由拉應力引起的，首先在局部開始形成細小裂紋，隨后由于微裂紋尖端的應力集中而使其逐漸擴大，直至突然發生瞬時疲勞斷裂。從斷口可以明顯地區分出疲勞裂紋擴展區和瞬時斷裂區。

一般來說，鋼材的抗拉強度高，其疲勞極限也較高。鋼材的內部組織結構，成分偏析及其他缺陷是決定其疲勞性能的主要因素。同時，由于疲勞裂紋是在應力集中處形成和發展的，故鋼材的截面變化、表面質量及內應力大小等可能造成應力集中的因素都與其疲勞極限有關。例如鋼筋焊接接頭的卷邊和表面微小的腐蝕缺陷，都可使疲勞極限顯著降低。當疲勞條件與腐蝕環境同時出現時，可促使局部應力集中的出現，大大增加了疲勞破壞的危險性。

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