脐带缆作为连接水下生产系统与水面浮体结构物的“神经生命线”,起着重要作用。随着海洋油气开发深水化的推进及水下高压设备的使用,强电复合脐带缆应运而生。脐带缆在电能传输时,强电产生大量的热,脐带缆内部温度升高,从而产生热应力,同时受到环境载荷与功能载荷的耦合作用,会进一步影响脐带缆的力学性能。因此有必要研究脐带缆的电-热-力耦合分析。论文首先以海底单芯和三芯电缆为例,介绍计算温度场和载流量的方法,建立热路模型,推导了单芯电缆绝缘层和三芯电缆导体的温度计算公式。利用COMSOL Multiphysics软件建立二维电缆模型,计算温度分布并与解析公式对比,吻合度较高。对强电复合脐带缆进行电热耦合分析,对比封闭和通风I形管中脐带缆的温度场和载流量,表明后者载流量较为理想;海底埋地段脐带缆电缆温度的变化与土壤导热系数和电流线性相关,载流量几近与土壤导热系数成线性增长;海水域中水深对电缆温度和载流量影响不大。最后分别对脐带缆在单独力学载荷作用下和热力耦合作用下的力学性能进行对比分析,结果表明脐带缆在温度场与拉伸载荷耦合作用下的应力主要由电热耦合产生的温度场引起的热应力贡献,而承受温度场和弯曲、扭转载荷时的应力为温度场引起的热应力和弯曲应力、扭转应力的耦合作用。耦合分析后脐带缆的拉伸刚度大幅降低,弯曲刚度稍有增大,扭转刚度维持不变,脐带缆的力学性能相比单独力学分析时的力学性能有所下降。脐带缆的电-热-力耦合分析对脐带缆的温度场分布、应力分析和刚度分析有很大影响,多场耦合分析是脐带缆设计的重要内容。