大型机械式挖掘机工作环境恶劣,工作姿态多样,作业对象复杂。动臂作为机械式挖掘机重要的工作部件,在使用过程中承受交变载荷的作用,其焊接处的缺陷以及在交变应力作用下发生的微观裂纹极易进一步扩展为宏观的裂纹,并最终导致疲劳破坏。因此合理地预测动臂的使用寿命至关重要。本文研究的工作主要包括:(1)针对WK-75型机械式挖掘机动臂的结构特点和疲劳破坏的原因,以断裂力学数值计算理论和裂纹扩展理论为基础,给出了一套基于断裂力学的挖掘机动臂寿命预测方法。(2)利用ANSYS workbench有限元分析软件建立动臂的有限元模型,对动臂进行了危险工况下的静力学分析,并结合实际确定了动臂上的三个危险位置。在此基础上,通过ADAMS对挖掘机主要工作装置进行刚柔耦合动力学仿真分析,确定了动臂危险位置的应力-时间历程。(3)根据动臂的局部结构和受载情况确定不同危险位置的裂纹模型。针对边裂纹和表面裂纹的不同特点,建立了各自的有限元模型,分别计算了不同裂纹长度下的应力强度因子。建立了应力强度因子幅值与裂纹长度的函数表达式ΔK=f(a)。采用裂纹扩展速率Paris公式分别预测动臂三个危险位置的疲劳裂纹扩展寿命。本文的研究工作对动臂的合理设计、确保其安全作业具有重要意义。同时为挖掘机动臂的维修周期确定提供参考。