A mesure que la contrainte alternée se réduit, le matériau peut prendre plus de cycles de contrainte avant de se rompre en raison de la fatigue.

La limite d’endurance est la contrainte alternée la plus élevée qui n’entraîne pas de rupture par fatigue. En d’autres termes, si la contrainte alternée est égale ou inférieure à la limite d’endurance, le nombre de cycles de contrainte causant la rupture devient très grand (pratiquement infini). La limite d’endurance est généralement définie pour des contraintes alternées d’une moyenne nulle. On l’appelle aussi limite de fatigue. Il n’est pas toujours possible de mesurer la limite de fatigue des métaux.

Les courbes permettant de retrouver ces valeurs en fonction des nuances d’aciers sont appelées courbes de Wöhler.

Cette courbe définit une relation entre la contrainte appliquée σ et le nombre de cycles à la rupture N_R

Elle rend compte de l’évolution du nombre de cycles à rupture, ou durée de vie du matériau, en fonction de la contrainte maximale appliquée au cours des cycles. On distingue trois domaines :

• La fatigue oligo-cyclique σ_max est voisin, voire supérieur au seuil de plasticité initial. Le nombre de cycles à rupture N_R est faible (N_r<10⁴)

• La fatigue longue duré σ_max est inférieur au seuil de plasticité initial. On distingue :
  • Le domaine d’endurance limitée : la rupture se produit sans déformation plastique généralisée et pour un nombre de cycles élevé (N_R est compris entre 10⁴ et 10⁷ )
  • Le domaine d’endurance illimitée : σ_max est suffisamment faible pour ne pas provoquer de rupture, même après un très grand nombre de cycles. Conventionnellement, on définit une limite de fatigue σ_D, elle correspond à un nombre de cycles à rupture N_R=10⁷.