黄 伟，全 威，龚智伟，何继锟，王 敏

（广西大学机械工程学院，广西南宁530004）

大型工程机械在作业时，工作装置起到承受周期性变幅载荷的作用，在剧烈的冲击振动作用下，加快了结构件的磨损，最终使得应力较大的区域产生裂纹后会迅速扩展，导致各部件发生疲劳破坏。为了准确地预测机械结构件裂纹的位置和扩展寿命，以数值模拟与基础试验相结合的疲劳裂纹分析方 法［1-2］早 已 被 广 泛 提 及。Rusiński等［3］和Djurdjevic等［4］采用有限元法分别对矿山机械已开裂动臂和斗轮挖掘机含裂纹臂架进行了数值模拟。最后对比两种结果，后者对水平和垂直方向进行额外的加载模拟，数值分析后表明，水平力是引发初始裂纹萌生的主要因素。樊俊铃等［5］通过在ABAQUS中建立内聚单元模型来研究Ι型裂纹的扩展过程，再采用数值模拟的方法去验证裂尖温度、裂纹扩展速率和应力强度因子幅在裂纹扩展过程中相互之间的函数关系。上官文斌等［6］进行了在变幅加载工况下隔振器橡胶材料的裂纹扩展实验，采用幂函数插值法来计算裂纹扩展速率，从而确立橡胶材料的裂纹扩展模型。

本文以某国产装载机动臂为研究对象，综合考虑动臂的承载情况，通过有限元法在动臂上建立不同的初始裂纹模型，以研究在裂纹扩展过程中应力强度因子值的变化规律。考虑到裂纹扩展快慢的变化，采用数值拟合的方法来建立裂纹扩展速率与深度的函数关系，进而提出了基于Paris公式的裂纹扩展寿命预测方法。……