結構疲勞分析可評估材料在長期反覆載重下於結構內的應力響應，並檢視其結構完整性及隨循環載重的變化行為。藉由分析應力集中、載重變化和材料特性，疲勞分析能預測元件壽命，有助於避免因疲勞損傷導致重大失效。

工程領域中，疲勞分析常用來預測並提升材料在循環載重下的壽命。常見方法包括：

• a. 應力-壽命法（S-N 曲線） 傳統高週疲勞分析方法，適用於彈性範圍內的高週循環。
• b. 應變-壽命法（ε-N 曲線） 適用低週疲勞，評估高載重引發塑性變形的損傷行為。
• c. 斷裂力學法 針對含有裂紋等結構缺陷，預測裂紋成長與壽命，適用於需考量缺陷的工程結構。
• d. 裂紋成長速率法（da/dN vs. ΔK） 分析裂紋隨應力強度因子變化下的成長速率，關鍵於評估裂紋零件剩餘壽命。
• e. 多軸疲勞分析 針對多方向與複雜應力狀態，採用臨界面法等進階模型。
• f. 能量法 以材料於循環載重下吸收的能量（如滯回能量）作為損傷判據。
• g. 有限元素分析（FEA） 利用數值模擬預測材料／結構受載下的應力與應變，搭配疲勞壽命模型找出關鍵熱點與估算壽命。

不同方法適用對象、優劣勢與資料需求各異，需依材料型態、載重特性及工程資料選擇合適分析法。

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所謂循環載重，即結構長期受到重複載入作用，此類載重往往會造成局部高應力區域，導致裂紋源點產生。準確掌握循環載重型態，是正確疲勞分析的關鍵。

疲勞破壞即材料經長期循環應力與應變時而出現的斷裂現象，即便應力低於材料之極限強度，也可能因反覆載重累積造成材料損傷，由微裂成長至最終失效，不同於瞬間超載而斷裂的情形。