不穩定變應力可分為非規律性的和規律性的兩大類。

　　一、非規律性的不穩定變應力：其變應力參數的變化要受到很多偶然因素的影響，是隨機地變化的。承受非規律的不穩定變應力的典型零件，以汽車的鋼板彈簧為例。作用在它上面的載荷和應力的大小，要受到載重量大小、行車速度、輪胎充氣程度、路面狀況以及駕駛員的技術水平等一系列因素的影響。對于這一類的問題，應根據大量的試驗，求得載荷及應力的統計分布規律，然后用統計疲勞強度的方法來處理。

　　二、規律性的不穩定變應力：其變應力參數的變化有一個簡單的規律。承受近似于規律性的不穩定變應力的零件，以專用機床的主軸、高爐上料機構的零件為例。對于這一類問題，是根據疲勞損傷累計假說進行計算的。

　　下面左圖為一規律性的不穩定變應力的示意圖。變應力σ1（對稱循環變應力的最大應力，或不對稱循環變應力的等效對稱循環變應力的應力幅，以下同此）作用了n1次，σ2作用了n2次，……。把左圖所示的應力圖放在材料的σr－Ｎ坐標上，如下面右圖所示。根據σr－Ｎ曲線，可以找出僅有σ1作用時使材料發生疲勞破壞的應力循環次數N1。假使應力每循環一次都對材料的破壞起相同的作用，則應力σ1每循環一次對材料的損傷率即為1/N1，而循環了n1次的σ1對材料的損傷率即為n1/N1。如此類推，循環了n2次的σ2對材料的損傷率即為n2/N2，……。

　　按上面左圖所示，如σ4小于材料的持久疲勞極限σ-1∞,它當然可以作用無限多次循環而不引起疲勞破壞。這就是說，小于材料持久疲勞極限的工作應力對材料不起疲勞損傷的作用，故在計算時可以不予考慮。

　　因為當損傷率達到100%時，材料即發生疲勞破壞，故對應于極限狀況有

一般地寫成 上式是疲勞損傷累積假說的數學表達式。試驗證明，當各個作用的應力幅無巨大的差別以及無短時的強烈過載時，這個規律是正確的；當各級應力是先作用最大的，然后依次降低時，上式的等號右邊將不等于1而小于1；當各級應力是先作用最小的，然后依次升高時，則上式等號右邊要大于1。通過大量的試驗，可以有以下的關系： 當上式右邊的值小于1時，表示每一循環的變應力的損傷率實際上是大于的。這一現象可以解釋為：使初始疲勞裂紋產生和使裂紋擴展所需的應力水平是不同的。遞升的變應力不易產生破壞，是由于前面施加的較小的應力對材料不但沒有使初始疲勞裂紋產生，而且對材料起了強化的作用；遞減的變應力卻由于開始作用了最大的變應力，引起了初始裂紋，則以后施加的應力雖然較小，但仍能夠使裂紋擴展，故對材料有削弱的作用，因此使上式右邊的值小于1。雖然如此，由于疲勞試驗的數據具有很大的離散性，從平均的意義上說，在設計中應用公式還是可以得出一個較為合理的結果的。 根據公式 可得： ；；… ； 把它們代入公式：，即得到不穩定變應力時的極限條件為： 如果材料在上述應力作用下還未達到破壞，則 或 如以σ1作為計算時所采用的應力值，則上式變為 上式左邊根號部分表示了變應力參數的變化情況。令 ks稱為應力情況系數。引入ks后，計算安全參數Sca及強度條件則為 對于不對稱循環的不穩定變應力，可先按公式求出各等效的對稱循環變應力σad1、σad2、…，然后應用上面兩式進行計算。 如果把載荷作為參數來進行計算，則對應于應力情況系數，可以定義一個載荷情況系數kQ，它等于