疲労試験の最大応力値の設定について

質問内容から外れますが、
> 降伏点以下の応力で破壊するというのも素人的に考えると不思議ですね
や
> 実際に疲労試験を行った事がないので、イメージで話しています
の記述があるので、以下のURLを最初の項目から確認してみてください。
（各項目の中にも関連資料URLが入ってますので確認してみてください）

参考ですが、　“２番目のURLに”
引張強さと疲労限度の関係
引張強さ(材料力学講座の応力ひずみ線図の項を参照)と疲労限度は強い相関がある
ことが解っています。大雑把には引張強さの0.5倍が疲労限度と言われます
となっているので、
降伏応力の2/3程度の負荷から試験を始めますは、納得です。

S-N線図を知りたいという目的で疲労試験をするお人は、材料メーカーあるいは疲労研究者達でしょう。設計目的の技術者ならば「自分の興味ある負荷条件での疲労寿命」である場合が大部分でしょう。つまり負荷条件を予め持っていてその負荷条件の近傍を試験することが通常です。
いっぽう、S-N線図を描こうとする場合に、材料メーカーや疲労研究者達がどのように試験条件を定めているかを大まかにお示しします。降伏応力の2/3ていどの負荷から試験を始めます。ほぼ確実に破壊するでしょう。負荷を徐々に下げて行って疲労破壊のない最低限度の条件を求めます。余裕があれば高応力側の破壊条件を求めてS-N線図を得ることになります。統計的に確からしいS-N線図を得るには、疲労破壊下限界近くでの試験数を増やすことになります。そのための試験手続きも論議され確立されています。

疲労試験ではＳＮ曲線にプロットするのが一般的だと思いますが、ばね材で
は上限、下限応力振幅により表示した疲れ線図を利用することも有ります。
応力振幅の種類や材料による着目特性(低サイクルまたは高サイクル)など
多様です。応力集中要素などは極力排除する必要も有ります。

とりあえず関連のＪＩＳ規格を下記しておきます。

JISB1081　ねじ部品－引張疲労試験－試験方法及び結果の評価
JISB1811　伝動用ローラチェーンの疲労試験方法
JISZ2286　金属材料の高温回転曲げ疲労試験方法
JIST0309　金属系生体材料の疲労試験方法
JISZ2278　金属材料の熱疲労試験方法
JISZ2279　金属材料の高温低サイクル疲労試験方法

参考欄　ＪＩＳ検索　に訂正

基本的には最大応力は引張強さの下限値になります。下記参照下さい。
材料によっては初期の低サイクル時に直線性を示さない場合も有ります。

http://www.geocities.jp/jitensha_tanken/fatigue.html