随着经济社会的发展,起重机械被广泛应用于各个行业。主梁作为起重机的关键部件,长期承受着循环载荷的作用,疲劳断裂是其主要失效形式,研究主梁的疲劳裂纹扩展对于预防断裂事故的发生具有极为重要的意义。鉴于近场动力学在处理不连续问题时的优势,本文以普通态基近场动力学为基础,建立适用于分析主梁疲劳裂纹扩展的近场动力学疲劳模型,对起重机主梁疲劳裂纹扩展进行研究,并通过试验验证数值模拟的有效性。首先,针对现有近场动力学疲劳理论的不足,提出计算物质点平均键应变值确定裂纹尖端位置和设置循环断键数提高计算效率的方法。以普通态基近场动力学为基本框架建立了改进的近场动力学疲劳模型,并通过模拟紧凑拉伸试样的疲劳裂纹扩展来分析循环断键数对模拟结果的影响和验证该模型的有效性。为后续进一步研究主梁疲劳裂纹扩展提供了基础。然后,根据起重机主梁疲劳裂纹扩展的特点,在改进的近场动力学疲劳模型中添加键临界能量密度准则、设置键疲劳损伤门限值、引入应力比修正方法,得到适用于模拟主梁疲劳裂纹扩展的近场动力学疲劳模型。并利用该模型分析了初始疲劳裂纹位置、初始疲劳裂纹长度以及循环载荷的幅值和应力比,对起重机主梁模型疲劳裂纹扩展的影响。最后,根据起重机主梁模型的尺寸制作两组试样,分别在应力比为0.1和0.3的循环载荷下进行三点弯曲疲劳试验。将试验结果与近场动力学疲劳模型的数值模拟结果进行比较,结果表明,在应力比为0.1和0.3的循环载荷下,近场动力学疲劳模型对试样疲劳裂纹扩展的模拟误差分别在6%和14%以内,对试样疲劳寿命的预测误差分别在6%和12%以内,验证了数值模拟的有效性。