疲勞與斷裂是引起工程結構和構件失效的最主要原因。現今，人們對傳統強度（靜載荷作用、無缺陷材料的強度）的認識已相當深刻，對傳統強度的控制能力也大大增強。因此，疲勞與斷裂引起的失效在工程失效中越來越突出。19世紀中葉以來，人們為認識和控制疲勞破壞進行了不懈的努力，在疲勞現象的認識、疲勞機理的認識、疲勞規律的研究、疲勞壽命的預測和抗疲勞設計技術的發展等方面都積累了豐富的知識，提出了各種抗疲勞設計方法。

無限壽命設計

人們第一次認識到的疲勞破壞，是19世紀40年代的鐵路車輛輪軸在重復交變載荷作用下發生的破壞。德國工程師August Wohler進行了一系列試驗后指出:“對于疲勞，應力幅比構件承受的最大應力更重要。應力幅越大，疲勞壽命越短；應力幅小于某一極限值時，將不發生疲勞破壞。”他最先引入了應力-壽命（S-N）曲線和疲勞極限的概念，并于1867年在巴黎展出其研究成果。基于上述研究成果可知，對于無裂紋構件，控制其應力水平，使其小于疲勞持久極限（Sf），則不萌生疲勞裂紋。于是，無限壽命設計條件為S

安全壽命設計

1945年，M.A.Miner提出了變幅載荷作用下的疲勞損傷累積方法和判據，使變幅載荷作用下的疲勞壽命預測成為可能。使構件在有限長設計壽命內，不發生疲勞破壞的設計，稱為安全壽命設計或有限壽命設計。材料的S-N曲線和Miner累積損傷理論，是安全壽命設計的基礎。當然，考慮到疲勞破壞的分散性等不確定因素，安全壽命設計應當具有足夠的安全儲備。

損傷容限設計

由于裂紋的存在，安全壽命設計并不能完全確保安全。損傷容限設計，是為保證含裂紋或可能含裂紋的重要構件的安全。這種方法的設計思路是：假定構件中存在裂紋（依據無損探傷能力、使用經驗等假定其初始尺寸），用斷裂力學分析、疲勞裂紋擴展分析和試驗驗證，保證在定期檢查肯定能發現裂紋之前，裂紋不會擴展到足以引起破壞。損傷容限設計的基礎是斷裂判據和裂紋擴展速率方程，它希望在裂紋到達臨界尺寸前檢查出裂紋。因此，要選用韌性較好、裂紋擴展緩慢的材料，以保證又足夠大的臨界裂紋尺寸和充分的時間，安排檢查并及時發現裂紋。

耐久性設計

結構使用到某一壽命時，發生了不能經濟修理的廣布損傷，而不修理又可能引起結構的功能問題，這一壽命稱為經濟壽命。20世紀80年代起，以經濟壽命控制為目標的耐久性設計概念形成。耐久性是構件和結構在規定的使用條件下抗疲勞斷裂性能的一種定量度量。這種方法首先要定義疲勞破壞嚴重細節處的初始疲勞質量，描繪與材料、設計、制造質量相關的初始疲勞損傷狀態，再用疲勞或疲勞裂紋擴展分析預測在不同使用時刻損傷狀態的變化，確定其經濟壽命，制定使用、維修方案。

上述各種疲勞設計方法，都反映了疲勞斷裂研究的發展和進步。但是，由于疲勞問題的復雜，影響因素多，使用條件和環境差別大，各種方法不是相互取代，而是相互補充的。不同構件，不同情況，應當采用不同的方法。