疲勞試驗可在復合材料結構設計過程中的多個點進行。然而，對小試樣水平疲勞試驗方法的關注表明，需要繼續進行試驗方法標準化。

疲勞測試涉及對試樣或結構施加循環載荷。與單調測試不同，單調測試中載荷會增加直到失效，而疲勞測試所施加的載荷則在規定的最大和最小水平之間循環，直到發生疲勞失效，或者直到施加了預定數量的載荷循環為止。如果在規定的加載周期內沒有發生故障，則測試結果稱為跳動。

使用幾種不同的循環應力水平進行的多次疲勞測試的結果通常以交變應力的振幅Samp （圖1a）與失效循環數N的關系作圖，通常稱為SN圖（圖1b）。圖中包括的所有疲勞測試均采用相同的加載循環內最小應力與最大應力之比進行，稱為循環應力比或R。對于拉伸-拉伸疲勞測試，通常使用R = 0.1的R比，而對于反向拉伸-壓縮疲勞測試，典型的R = -1.0的R比。疲勞試驗也被用來研究復合材料和結構的剛度和強度降低，這是由先前的循環載荷引起的。對于這些測定，應在規定循環次數的循環荷載下進行試驗，然后進行單調荷載直至失效。