金屬疲勞試驗是指通過金屬材料實驗測定金屬材料的σ-1，繪制材料的S-N曲線，進而觀察疲勞破壞現象和斷口特征，進而學會對稱循環下測定金屬材料疲勞極限的方法。實驗設備一般有疲勞試驗機和游標卡尺。
在足夠大的交變應力作用下，于金屬構件外形突變或表面刻痕或內部缺陷等部位，都可能因較大的應力集中引發微觀裂紋。分散的微觀裂紋經過集結溝通將形成宏觀裂紋。已形成的宏觀裂紋逐漸緩慢地擴展，構件橫截面逐步削弱，當達到一定限度時，構件會突然斷裂。金屬因交變應力引起的上述失效現象，稱為金屬的疲勞。靜載下塑性性能很好的材料，當承受交變應力時，往往在應力低于屈服極限沒有明顯塑性變形的情況下，突然斷裂。疲勞斷口明顯地分為兩個區域：較為光滑的裂紋擴展區和較為粗糙的斷裂區。裂紋形成后，交變應力使裂紋的兩側時而張開時而閉合，相互擠壓反復研磨，光滑區就是這樣形成的。載荷的間斷和大小的變化，在光滑區留下多條裂紋前沿線。至于粗糙的斷裂區，則是突然斷裂形成的。統計數據表明，機械零件的失效，約有70%左右是疲勞引起的，而且造成的事故大多數是災難性的。因此，通過實驗研究金屬材料抗疲勞的性能是有實際意義的。