La fatica è un fenomeno di degrado meccanico progressivo che porta alla rottura di un componente strutturale sottoposto a carichi ciclici o fluttuanti nel tempo, anche se la tensione massima raggiunta ad ogni ciclo è ampiamente inferiore al carico di snervamento o di rottura statico del materiale.
Il cedimento per fatica avviene tipicamente in tre fasi:
- Innesco della cricca: si sviluppano microfessure in corrispondenza di difetti superficiali o concentrazioni di sforzo (intagli, fori, spigoli vivi).
- Propagazione: la cricca avanza progressivamente a ogni ciclo di carico, riducendo la sezione resistente del componente. Sulla superficie di rottura questa fase lascia caratteristiche “linee di spiaggia”.
- Rottura di schianto: quando la sezione residua non è più in grado di sopportare il carico massimo del ciclo, si verifica la frattura fragile improvvisa.
La resistenza a fatica si valuta comunemente tramite il diagramma di Wöhler (curva S-N), che pone in relazione l’ampiezza dello sforzo alterno con il numero di cicli a rottura .
Per alcuni materiali, come gli acciai al carbonio e le leghe di titanio, esiste un limite di fatica (o limite di resistenza): uno sforzo limite al di sotto del quale il materiale può teoricamente sopportare un numero infinito di cicli senza rompersi. Materiali come l’alluminio e il rame, invece, non presentano un asintoto orizzontale definito, per cui il componente si romperà inevitabilmente dopo un numero sufficientemente elevato di cicli.