Выносливость это способность металла противостоять усталостному разрушению. На усталость испытывают серию гладких, преимущественно круглого сечения, образцов или образцов круглого сечения с надрезом. Значительно реже применяют образцы прямоугольного сечения. Один конец образца 1 (рис. 1) закрепляют в гнезде 2 вала машины, второй – через подшипник 3 нагружают сосредоточенной силой F. Во время эксперимента образец вращается и воспринимает знакопеременный симметричный изгиб. Каждый образец испытывают при заданном наибольшем напряжении цикла σ_max и фиксируют количество циклов N к разрушению. Если образец при достаточно большом заданном базовом количестве циклов не разрушился, то его больше не испытывают.

Рис. 1 Схема испытаний на усталость: 1 – образец; 2 – гнездо вала машины; 3 – подшипник; F – сила

По результатам испытаний строят графики – кривые усталости, или кривые Веллера – в координатах σ– lgN (рис. 2). Кривая усталости отображает зависимость между максимальными напряжениями цикла и продолжительностью (количеством циклов до разрушения образца). Основной тип кривой усталости – график с четко выраженным горизонтальным участком. Графика такого типа свойственна черным металлам и титану. Кривые усталости с асимптотическим приближением к оси абсцисс характерные для цветных металлов.

Кривая усталости в координатах σ– lgN: σ– максимальное напряжение цикла; N – количество циклов напряжений; σ₁, σ₂… σ₅ – значение максимальных напряжений и N₁, N₂,..,N₅ – соответствующее им количество циклов, при которых были разрушенные образцы; σ– граница выносливости; N_σ – базовое количество циклов.

Граница выносливости (граница усталости) σ_R это такое максимальное по абсолютному значению напряжение цикла, при котором материал не разрушается после сколько угодно большого или заданного количества циклов нагрузки. Если коэффициент асимметрии цикла R_σ = -1, то границу выносливости помечают как σ₁. Практически границу выносливости определяют на базе нормируемого количества циклов нагрузки. Для стали база испытания N = 10⁷ циклов, тогда как для сплавов цветных металлов - N = 10⁸ циклов.