由于钢丝绳在发生疲劳断裂时前兆特征不明显,在工程应用中存在一定隐患。为保证钢丝绳在使用过程中的安全性和可靠性,对其疲劳失效过程进行分析研究,并探寻一种科学合理的钢丝绳寿命预测方法,具有重要的理论价值和实际意义。本文以6×31WS+FC钢丝绳为研究对象,对其受载时的力学特性进行了分析计算。在此基础上对场强法进行了改进,利用改进场强法预测了钢丝绳的疲劳寿命,并通过了相关试验对其寿命预测能力进行了验证和评估。本文主要完成了以下几项工作:首先,进行了钢丝绳的三维实体建模与钢丝的几何特性分析。基于坐标变换原理得到了钢丝绳在直线状态和弯曲状态下的空间螺旋线方程。借此在NX UG中建立了钢丝绳的三维几何模型,并利用MATLAB对股内各钢丝的几何特性进行了计算分析。其次,对钢丝绳受载时的力学特性进行了分析研究。基于Costello的弹性钢丝绳力学理论,建立了6×31WS+FC钢丝绳的力学模型,借此对钢丝绳的内应力进行了分析计算。结果表明,钢丝绳两股最外层钢丝的接触点处为钢丝绳在作业过程中的危险部位,并计算了危险点的第四强度理论等效应力。通过ANSYS有限元仿真证明了力学分析的正确性。然后,基于改进场强法完成了对钢丝绳寿命的预测。在原场强法基础上,重新确定了具有实际物理意义的三维损伤区与三维权函数,分别用McDiarmid准则、Brown准则作为新的破坏函数以考虑钢丝绳在作业过程中承受多轴非比例载荷的影响。利用改进场强法对钢丝绳的疲劳寿命进行了预测。最后,对改进场强法预测钢丝绳疲劳寿命的能力进行了评估。通过钢丝绳疲劳试验得到了钢丝绳真实的寿命结果。分别基于名义应力法与局部应力应变法预测了钢丝绳在高、低周疲劳下的寿命。将名义应力法、局部应力应变法、原场强法、改进场强法四者的预测结果对试验结果进行了误差统计分析。结果表明,在高周疲劳下,改进场强法的对数寿命误差均值为1.22%,比名义应力法低5.61%,比原场强法低1.55%;在低周疲劳下,其对数寿命误差均值为1.81%,比局部应力应变法低3.73%,比原场强法低2.75%。可知相较于其它方法,改进场强法对钢丝绳寿命的预测效果最好。