金属疲労とは、簡単に言うと、外的荷重により繰返し作用する応力によりダメージが蓄積され、そのダメージ（応力と繰返し回数）がある限界に達した時、亀裂が生じる現象です。
特に、局部的に応力が集中している個所とか集中しやすい個所（鋭角になっている部位等）から発生しやすく、例えば溶接部に欠陥が生じていたり、何かの原因により初期の亀裂などがあった場合は、疲労による損傷が生じやすいです。最近は首都高速の橋梁等で問題になっています。
従って、常に荷重と振動を受けるような車両の軸受け等は、疲労亀裂の有無について定期点検を十分に行って確かめています。よく小さなトンカチでロッド等を叩いていますが、ベテランになると反射音によって部材の緩みだけでなく亀裂もわかるそうです。
橋梁についても同様で、磐越西線（戦前の橋が多い）では昨年度から橋梁調査をやっているようで、応力頻度計測をやっているのを見かけました。この計測により疲労寿命が推定でき、橋の健全度を調査しているのだと思います。
私は橋梁技術屋の端くれですが、疲労について詳細に知りたい方は専門書等で調べてください。