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随着轻量化与再制造技术的快速发展,如何提高再制造或轻量化液压挖掘机在设计过程中的合理性、及其结构可靠性是保证工程安全和降低维修成本的关键。本课题依托国家科技支撑计划(2011BAF11B01),以液压挖掘机工作装置为研究对象,通过实验结合仿真的方法,获取动臂结构真实载荷情况,准确的预测出挖掘机工作装置的疲劳寿命即动臂结构疲劳寿命。主要步骤如下:首先,结合疲劳累积准则、载荷谱编制方法、疲劳抗力S-N曲线等一系列疲劳寿命预测相关理论,提出基于该理论应用FE-SAFE疲劳分析软件进行寿命预测的方法;其次,基于ADAMS虚拟样机技术,结合液压挖掘机动臂应力测试数据与工作装置整机数学模型,得到ADAMS动力学仿真边界条件,即实验工况油缸位移数据及挖掘阻力,并通过ADAMS刚体动力学仿真得到动臂结构上各铰点在实测工况下的载荷-时间历程。然后,考虑动臂结构在工作过程中的形变与位移变化,在ABAQUS中生成动臂机构MNF中性模态文件,导入ADAMS中替换刚性动臂结构,设置约束条件,对挖掘机工作装置进行刚柔耦合虚拟样机动力学仿真分析,将仿真得到的动臂关键铰点处载荷-时间变化曲线与实测数据和多刚体动力学仿真结果进行对比,验证了本虚拟样机模型的正确性,并说明在挖掘机设计研究阶段对结构进行柔性分析的必要性与准确性。最后,将动臂各铰点载荷-时间历程作为载荷,进行有限元动载分析,将结果输入到FE-SAFE中进行疲劳寿命预测,从而实现对构件进行强度、寿命等方面的精确设计,并为挖掘机轻量化设计或再制造提供方法依据。