工程上通常基于疲劳极限做寿命设计，以使得结构在设计应力下能够长期地安全使用。
如疲劳失效中所述，材料是否发生疲劳失效，与很多因素有关，特别地，它不仅与应力水平有关，还与应力比r以及循环次数N有关。在一定的应力比r下，应力水平越高，疲劳失效所需的循环次数N就越小，若应力水平降低，则N就提高。当应力不超过某一极限应力时，材料可经受“无数次”的应力循环仍不发生疲劳断裂，这个极限应力被称为材料在该应力比循环下的疲劳极限（也称为疲劳强度极限或耐久极限），一般以σr表示，r为其应力循环的应力比。工程上常用的寿命曲线主要包括应力-寿命曲线和应变-寿命曲线。
1）应力-寿命曲线（Stress-Life Curve）
一般来说，对称循环（r=-1）的疲劳极限σ-1最低，且在工程上最为常用。疲劳极限σ-1通常以试样弯曲对称循环来标定测试。以钢铁材料为力，第一次试验时，使用较大的弯曲正应力σmax（一般为0.7σb，抗拉强度），经历的循环次数为N1，即为σmax时的疲劳寿命，随后依次降低应力水平进行试验，得到与各个应力水平对应的疲劳寿命Ni。以应力σmax为纵坐标，寿命N为横坐标，即可绘制出对应循环应力下的应力-寿命曲线（即S-N曲线）。S-N曲线适用于高周疲劳（循环次数超过1E4），详见疲劳失效的形式。如上所述，当应力降低至某一极限值时，N可增加至”无数次“，即曲线趋于水平直线。一般工程上，以1E7次循环作为钢铁材料的寿命极限；但也有些材料的寿命曲线无明显的水平直线部分，则定义1E8（条件疲劳寿命）次循环仍未疲劳破坏的最大应力为条件疲劳极限；对于铝合金、不锈钢等材料，S-N 曲线是不断下降的，此类材料不存在明确的疲劳极限，即即使在非常低的应力下，经过足够多的循环次数也会发生疲劳破坏。设计中往往人为规定一个合理的使用寿命和对应的安全应力水平。如上图所示，典型材料在高应力水平时，材料的疲劳寿命较短，这一部分的 S-N 曲线斜率较大，表示应力幅值对疲劳寿命的显著影响；在较低应力水平下趋于平缓。
2）应变-寿命曲线（Strain-Life Curve）
应变-寿命曲线，通常称为ε-N 曲线，是描述材料在低周疲劳（LCF，详见疲劳失效的形式）条件下的失效特性的重要工具。与S-N曲线关注应力幅值不同，ε-N 曲线以应变幅值为主要变量，特别适用于那些受塑性变形影响较大的情况，尤其是低周疲劳（即循环次数较少、应力较高的情况）。应变-寿命曲线以材料在不同应变幅值下的循环次数为横轴，以应变幅值为纵轴。曲线通常分为两个主要部分，在低应变幅值（或应力幅值）下，材料的变形主要是弹性变形。曲线这部分表现为较长的寿命。通常满足巴斯金定律（Basquin's Law），即循环次数Nf和应变幅Δεe/2成幂律关系。
在较高应变幅值下，材料的变形中包含了明显的塑性成分。疲劳寿命会随塑性应变幅增大而急剧下降。这部分可用科芬-曼森方程（Coffin-Manson Equation）描述，应变幅值和循环次数Nf之间满足另一种幂律关系。
应变-寿命曲线的描述方程通常为总应变幅法，将弹性和塑性应变寿命部分分开表示，![]()
其中，Δε/2是总应变幅值的一半；
Δεe/2是弹性应变幅的一半，可以用巴斯金定律表示，Δεp/2是塑性应变幅的一半，可以用科芬-曼森方程表示，
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综合得到总应变寿命方程，
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其中，![]()
为疲劳强度系数，表示材料的初始疲劳强度；![]()
为疲劳延性系数，表示材料的初始疲劳延性；b为疲劳强度指数，通常为负数；c为疲劳延性指数，通常为负数；E为材料弹性模量。![]()
如上图所示，在应变幅值较大时，材料寿命通常较短（低寿命区），此时曲线由塑性应变主导；在应变幅值较小时，材料寿命较长（高寿命区），此时曲线由弹性应变主导。
