高速铁路作为城市间客运交通的主要方式之一,具有运输速度快、效率高、节能环保、安全舒适等诸多优点,已成为轨道交通的重要组成部分。高速动车组通过接触网获取用于提供动力的电能,接触网是高速动车组在运行时唯一的电能传输通道,它既是输电线路,又是高速动车组受电弓的机械滑道,由接触悬挂、支持与定位装置等部分构成。在接触悬挂中,吊弦,尤其是载流吊弦,连接接触线与承力索或弹性吊索,起到稳定接触悬挂空间几何参数、确定接触线在轨道上方位置以及协助保持接触线与承力索电气连通的功能,是高铁接触网的关键部件。吊弦数量庞大,按照截至2019年底的中国高铁通车里程估算,目前在服役的吊弦超过800万套,一旦其中之一发生疲劳失效,可能导致受电弓与之相撞而产生弓网事故,轻则设备受损,重则导致列车停车,影响高速铁路正常运营。当前对吊弦实际服役载荷及其特性的研究还不足,无法充分支持吊弦疲劳寿命的研究,吊弦疲劳性能测试方法也有待完善。此外,对吊弦疲劳寿命模型的研究也较为缺乏。因此,亟待开展集弓网系统、零部件载荷特性、疲劳试验方法、失效分析、疲劳寿命模型为一体的吊弦疲劳失效行为研究。论文对吊弦瞬态松弛及横向振动现象进行了研究,通过弓网动态仿真统计吊弦松弛情况并分析其规律,采用非接触测量方式测量并表征了吊弦横向振动行为,揭示了以弦振动理论为基础的吊弦横向振动机理。研究表明,吊弦在弓网动态作用过程中,普遍存在瞬态松弛现象,吊弦松弛的程度与吊弦所处接触网的位置、列车车速、受电弓特性等因素有关。为了建立可模拟吊弦实际振动行为且计算量小的模型,本文以多刚体动力学方式建立了可模拟瞬态松弛及横向振动的吊弦仿真模型,并通过实验验证了其有效性。该方法实现了对吊弦整体振动情况的计算机模拟,相比于简化为单个单元的吊弦模型,该方法可反映吊弦振动的更多细节,具有精确度高的优点;相比于绞线结构全实体建模方法,该方法具有计算量小且计算速度快的优点。在此基础上,以仿真与实验结合的方式,本文研究了吊弦振动边界条件及自身属性对吊弦载荷的影响,涉及因素包括吊弦张紧速度、压缩幅值、载荷保持时间、吊弦长度、上部弹簧刚度、承力索模拟质量等。关于吊弦疲劳试验方法,本文提出了一种直接控制吊弦下部位移时间历程,以弹簧等缓冲件模拟承力索缓冲的新型吊弦疲劳试验方法,并研制了相应的基于直线电机的吊弦疲劳试验装置,相比现有试验方法及装置,该试验方法中的接触线端主动运动方式更接近实际工况,吊弦的横向振动过程、吊弦纵向张紧速度更可控,吊弦疲劳载荷不再受试验频率的影响,疲劳载荷长期稳定性更高,且试验装置寿命更长。在吊弦疲劳失效机理及寿命模型方面,本文基于吊弦整体疲劳试验,从微观角度分析了吊弦主线断裂的过程,并提出了绞线变形产生绞线间磨损,从而加速吊弦主线断裂的吊弦疲劳失效机理。同时,本文建立了基于变幅载荷下损伤累积原理的吊弦疲劳寿命模型,该模型不同于传统吊弦疲劳试验结果中对试验次数的单一评价,将吊弦疲劳试验过程的载荷历程分解,分别考核不同载荷水平下的损伤累积情况,在吊弦疲劳试验领域提出了更具体的损伤表征方法。通过吊弦疲劳载荷及疲劳模型的研究,可为高速接触网吊弦的寿命预测与健康管理提供重要的理论和技术支撑,以期使接触网吊弦从目前的日常维护加定期检修转变为精确的状态修,从而极大地降低由高速接触网吊弦疲劳失效而导致弓网事故的风险,大幅减少接触网维护的工作量,显著提高高速接触网的运行可靠性和维护效率,这对完善中国高速铁路维修维护体系具有重要指导意义。