海缆如钢管脐带缆、动态海缆、重装拖曳缆等是海洋资源开发的重要装备,在海洋资源开采、水下机器人作业、海洋探测等领域十分重要。随着海洋资源开发面向深水,对海缆抗拉伸性能提出更高要求,其中螺旋缠绕的抗拉铠装钢丝层起到抵抗轴向拉伸荷载的作用。目前,我国海缆主要面临拉断力设计过于简单、铠装层加工工艺缺乏理论指导、铠装机张力控制精度差这三个问题,导致设计制造出来的海缆抗拉性能低,。故本文分别从这三个方面进行研究为高抗拉性能海缆的国产化提供参考。首先,海缆抗拉铠装层拉断力设计方面,由于材料非线性及内核径向收缩引起的几何非线性会极大地会影响海缆极限拉断力的理论预测,故文中首先基于ABAQUS软件建立了海缆弹塑性数值模型,并考虑内核径向收缩、层间接触等得到了海缆的拉断力。同时设计了相关拖曳缆拉断试验,对比研究表明,两者拉断力误差在10%之内,从而验证了数值模型的正确性。其次,海缆抗拉铠装层缠绕成型方面,本文基于弹性假设并忽略设备间摩擦等因素,建立了抗拉铠装钢丝缠绕成型过程的理论力学模型,量化了关键参数如缠绕张力、角度及半径等与钢丝截面内力的关系,基于此模型提出加工后钢丝截面残余应力的预测方法。同时通过ABAQUS软件模拟了钢丝缠绕的过程,结果表明残余应力理论预测值与数值模拟结果差不超过7%,验证了理论模型的正确性。本文进一步提出了钢丝缠绕紧密的标准,根据此标准得到不同海缆尺寸下使钢丝缠绕紧密且残余应力最小的最优缠绕张力。最后,由于铠装机张力控制系统力学模型具有耦合性强、干扰多等特点,本文基于胡克定律和力矩平衡方程对铠装机张力控制系统进行力学建模,模型为二阶时滞系统,为铠装机张力控制系统设计提供参考。