钢丝绳在工程领域中有着十分重要的应用,它的可靠性和疲劳寿命预测一直以来都是十分重要的课题。由于所需试验样本量大、不确定性因素多,且钢丝绳本身的几何结构和力学模型复杂,所以钢丝绳疲劳寿命的准确预测具有较大的困难。本文以40 6×31SW FC型钢丝绳为研究对象,在小子样的钢丝绳疲劳寿命数据条件下,基于灰色理论实现了不同载荷条件下的钢丝绳疲劳寿命预测。该方法相比传统方法具有所需样本量少、预测精度高和预测模型简单的特点,具有一定的创新性和工程实际意义。本文的研究主要完成了以下四个方面的工作:首先,基于灰色理论得到钢丝绳可靠度寿命数据预测序列。通过在弯曲疲劳试验台上进行疲劳试验,获取小子样的钢丝绳疲劳试验数据;对小子样的试验数据进行处理,并基于威布尔分布曲线建立钢丝绳的可靠性数学模型,得到了不同张紧力下可靠度为0.9999时钢丝绳的可靠度寿命;根据钢丝绳疲劳失效的特点,构建改进灰色GM(1,1)模型,实现了不同张紧力条件下钢丝绳可靠度寿命的模拟预测,并得到了可靠度寿命数据预测序列。其次,明确了钢丝绳危险部位及其力学模型。根据40 6×31SW FC型钢丝绳实际结构,确定直线段和弯曲段空间螺旋线的数学方程,并构造了钢丝绳的三维模型;在此基础上,建立直线段和弯曲段的力学模型,进而确定了钢丝绳危险危险部位及其受力。然后,确定了钢丝绳危险部位的应力-寿命曲线。根据弯曲疲劳试验过程,在不同张紧力下对钢丝绳进行动力学仿真,并结合其危险部位的力学模型和多轴疲劳理论,得到了危险部位的等效应力-时间历程曲线;采用雨流计数法处理危险部位的等效应力-时间历程曲线,获得了危险部位所受的等效应力谱,并用Goodman法将其转化为等寿命的交变应力;在此基础上,采用支持向量回归机法对不同张紧力下的等效交变应力和可靠度寿命数据预测序列进行拟合,确定了钢丝绳危险部位的应力-寿命曲线。最后,实现不同载荷条件下的钢丝绳疲劳寿命预测。基于钢丝绳危险部位的应力-寿命曲线,结合疲劳损伤累积理论,得到了钢丝绳疲劳寿命预测模型,实现了不同载荷条件下的钢丝绳疲劳寿命预测。并通过与传统名义应力法的预测结果以及试验结果的对比研究,证明了本文基于灰色理论的钢丝绳疲劳寿命预测方法的有效性。