脐带缆作为水下生产系统的通信和供能管线,因其具有优良的弯曲、拉伸和扭转等力学性能与优秀的抗疲劳、抗腐蚀性能而被广泛应用,是深海油气资源开发装备中必不可缺的重要一环。本论文着眼于脐带缆构件间摩擦所致的刚度非线性、迟滞效应、低周疲劳等特殊的力学性能,并围绕着脐带缆的滞回力学性能与低周载荷下屈服和疲劳现象进行相关计算分析。脐带缆滞回力学性能的计算分析主要基于非线性问题解决较好的通用软件ABAQUS,引入准静态分析方法,并建立三维实体有限元分析模型,考虑了脐带缆在受载荷时,由于其中各类构件结构属性不同,且其中圆柱类构件是相切接触,受到动静摩擦和材料不同弹塑性的影响,所产生的复杂接触和滑移,引起的局部应力集中、非线性滑移、迟滞效应等力学现象。在使用拉伸、扭转和弯曲数据结果与以往文献数据的对比验证后,进一步考察了填充构件对脐带缆性能的影响,并对拉扭、拉弯和弯扭组合工况下的力学性能和脐带缆相关参数的敏感性进行了详细分析与探究。在探究脐带缆低周载荷下的屈服与疲劳时,将其简化成管段进行分析,对载荷控制的弹塑性变形管段开发解析解,并基于MATLAB编写相关程序,之后使用以往文献中的数据对该方法进行验证,以使得管段在任意组合的轴向张力和弯曲下,其结构应变和弹性核都可以得到定量确定。经过计算和分析,基于ABAQUS准静态分析方法计算的三维实体有限元模型,可以有效的模拟脐带缆刚度非线性及迟滞性能。填充结构对脐带缆径缩的抑制效果明显。组合工况分析时,扭转对拉伸和弯曲的影响效果较小,而拉伸将会有效增大弯曲刚度。构件间摩擦系数和外部压力对脐带缆刚度和滞回性能的影响不可忽略,其中以弯曲滞回曲线的变化最为显著。在脐带缆低周疲劳分析中,所推导的公式基于MATLAB编程后,只需要空心管道内外半径比值、归一化的拉力和归一化的弯矩,就可以计算得出其受载屈服为单边屈服还是双边屈服,以及结构应力。经过验证分析中,该方法呈现了良好的适用性。