光纤复合海底电缆是保障岛屿与岛屿之间、海上工作平台和海上风电场输电和数据通信的重要纽带,对社会的经济发展有着重要作用。但是海底电缆处在地貌复杂的海底,长期遭受各种外力因素的影响而被损坏,这不仅影响工作平台的正常运行,更是带来了严重的经济损失。目前已有学者对海底电缆的机械特性做了相应的研究,但是鲜见对海底电缆的扭转和摩擦振动情况进行分析和研究。本课题利用有限元法对海底电缆的扭转和摩擦振动特性进行研究,并通过仿真建立海底电缆中光单元的应变与海底电缆工作状态之间的关系,为利用分布式光纤传感技术监测海底电缆的状态提供了理论支持。本文首先分析了110KV XLPE复合海底电缆的结构构成,根据海底电缆的现场运行环境以及各层结构的材料特性,对海底电缆的结构进行了适当简化,并利用有限元软件ANSYS中的APDL语言采用由端截面沿螺旋线扫掠的方式建立绞合层结构。在建立的几何模型基础上,本文进行了单元类型和算法的选择、材料模型的选取和网格划分,实现了由几何模型向有限元模型的过渡,同时为提高模拟仿真的精度还进行了沙漏能的控制。最后对有限元模型施加不同速度和方向的扭转载荷,实现海底电缆扭转的有限元仿真,通过仿真数据分析获得扭转速度、方向对海底电缆各层结构应力、应变的影响。在保证计算精度的前提下,为提高仿真效率,简化了海底电缆摩擦振动有限元模型,并根据海底电缆与岩石发生相互摩擦时的实际情况将三维模型简化为二维,定义模型接触对、划分网格、施加发生摩擦时海底电缆滑动速度载荷,实现了海底电缆与岩石发生摩擦振动的仿真。通过仿真获得了光单元层和钢丝铠装层不同位置处的法向振动加速度,分析了不同位置处光单元层和钢丝铠装层的振动情况。