随着国家电网事业的快速发展,编织防扭钢丝绳因其高强度、高防扭特性在电缆张力架设工程中被大量且反复使用。由于施工环境较为恶劣,且编织钢丝绳服役过程承载复杂,钢丝绳的疲劳、断丝等现象屡见不鲜。编织钢丝绳在载荷作用下的应力分布对钢丝绳的使用寿命和强度有着极大影响,其力学建模和失效机理分析越来越受到重视。由于其结构复杂,目前国内外对编织钢丝绳的力学研究甚少。因此有必要建立编织钢丝绳的力学计算模型,研究其在载荷作用下的应力分布规律,为该类钢丝绳的失效机理分析及结构优化等研究提供理论基础。本文针对四方八股编织钢丝绳,通过几何参数关系研究、力学建模、仿真模拟及拉伸试验、断丝及断股试验等研究,探索其在拉伸载荷作用下的应力分布规律,具体研究内容如下:(1)根据编织钢丝绳的结构特点及参数方程,建立其几何模型并进行修正;对修正后的几何模型中绳股的中心线进行投影,借助四心圆近似椭圆法,获得绳股的展开线;在此基础上推导出编织钢丝绳基本几何参数之间的关系,借助CAD软件及拉伸试验,获得该类钢丝绳基本几何参数值和弹性模量;分析绳股曲率、挠率随离心角和节距的变化曲线,进一步研究编织钢丝绳的几何特性,为其力学分析奠定理论基础。(2)基于弹性理论及Love曲杆理论,研究绳股在平直状态下承受拉伸载荷时的力学响应,获得绳股轴向总拉力与芯丝及内、外侧丝应变等的关系式,建立绳股平直状态力学模型;根据绳股展开线,分析四方八股编织钢丝绳平直状态下承受拉伸载荷时绳股受力及变形特点,推导出钢丝绳拉伸载荷与绳股应力、应变关系式,从而建立编织钢丝绳平直状态力学分析模型;以YS9-8×19编织钢丝绳为例,借助Matlab进行了数值计算,并分析应变和应力随载荷的变化规律。(3)借助数值模拟软件,建立无摩擦和不同摩擦系数的YS9-8×19编织钢丝绳有限元模型,通过仿真分析揭示其相应的应力应变分布规律,探讨摩擦力对编织钢丝绳受力的影响;开展不同拉伸载荷作用下编织钢丝绳的有限元仿真,并将仿真结果与力学模型理论计算结果对比分析,从定性的角度佐证所建力学模型的有效性;对相同载荷下不同节距的编织钢丝绳有限元模型进行仿真,分析其应力和变形随节距的变化规律,进而优选出节距范围,为工程应用提供理论指导。(4)以YS9-8×19编织钢丝绳为例,进行不同载荷下的拉伸试验,获得钢丝绳位移量随载荷的变化曲线,并与理论计算值进行对比分析,验证了力学模型的合理性;对钢丝绳试样进行断丝及断股试验,分析断丝和断股的特点及位置,探讨其危险截面存在位置,与理论及仿真结果进行综合分析比对,验证了钢丝绳拉伸载荷作用下应力分布规律的可靠性。