Utmattningsfel är förstörelsen av ett material under inverkan av repetitivt varierande (ofta cykliska) spänningar . De fysiska orsakerna till utmattningsfel hos material är ganska komplexa och ännu inte helt klarlagda. En av huvudorsakerna till utmattningsfel anses vara bildning och utveckling av sprickor .
Mekanismen för utmattningsfel är till stor del förknippad med heterogeniteten i den verkliga strukturen av material (skillnad i storlek, form, orientering av närliggande metallkorn, närvaron av olika inneslutningar - slagg , föroreningar; kristallgitterdefekter , materialytdefekter - repor, korrosion , etc.). I samband med denna inhomogenitet under varierande belastningar vid gränserna för individuella inneslutningar och nära mikroskopiska håligheter och olika defekter, uppstår spänningskoncentrationer , vilket leder till mikroplastiska skjuvdeformationer av vissa metallkorn (i detta fall kan glidband uppträda på ytan av korn) och skjuvackumulering ( som på vissa material visar sig i form av mikroskopiska utsprång och fördjupningar - extruderingar och intrång). Sedan finns det utveckling av förskjutningar i mikrosprickan, deras sammansmältning, i det sista skedet uppstår en eller flera makrosprickor, som utvecklas (växer) ganska intensivt. Sprickans kanter under inverkan av en variabel belastning gnider mot varandra, och därför har spricktillväxtzonen en slät (polerad) yta. När sprickan växer försvagas tvärsnittet av delen mer och mer, och slutligen uppstår en slumpmässig spröd fraktur av delen, medan den spröda sprickzonen har en grovkornig kristallstruktur (som i spröd fraktur).
Fenomenet med förändringar i materials mekaniska och fysikaliska egenskaper under påverkan av cykliskt variabla spänningar och töjningar i tid kallas materialutmattning .