电网是国民经济和社会发展的重要基础性设施,而电缆张力架设作为电网建设的重要环节被广泛重视,其中编织钢丝绳因具有良好的防扭性、柔韧性、耐腐蚀性等优点在电缆张力架设施工中被作为牵引绳和引导绳大量且反复使用。牵引过程中,编织钢丝绳经过牵引机构、卷绕机构、放线滑车时,受到反复拉伸、弯曲、扭转等载荷的作用会导致钢丝绳的磨损、疲劳失效断裂。编织钢丝绳的断裂问题一直是困扰送变电企业架线施工的关键问题。然而针对编织钢丝绳绳丝的应力、变形等力学及摩擦磨损特性研究甚少,且绳丝的力学性能的好坏直接影响着整个钢丝绳的力学性能,因此,开展编织钢丝绳直线状态拉伸载荷下绳丝的力学及摩擦磨损特性研究对编织钢丝绳的设计制造、结构优化、失效机理分析、使用寿命预估等具有重要的理论价值和工程意义。本文以YS9-8×19编织钢丝绳为研究对象,主要通过对其绳丝进行数值模拟、力学建模、摩擦磨损试验等,研究其在直线状态拉伸载荷下的力学及摩擦磨损特性。具体研究内容如下:(1)修正YS9-8×19编织钢丝绳的结构参数,重新构建编织钢丝绳直线状态下的三维实体模型,通过前处理得到以绳丝为基本单元的钢丝绳的有限元模型,并进行其在直线状态拉伸载荷作用下的数值模拟计算;分析数值模拟结果,揭示钢丝绳绳丝的应力、变形及接触压力分布规律,探讨钢丝绳绳丝的力学特性,同时为寻找编织钢丝绳绳丝摩擦磨损严重的位置提供技术支撑。(2)根据编织钢丝绳结构特点及对绳股拉伸受力状态进行分析,借鉴Costello普通钢丝绳弹性理论,建立编织钢丝绳在直线状态拉伸载荷下绳丝的力学平衡方程;以编织钢丝绳中一根绳股为例,通过对绳股内、外层侧丝承载变形进行分析,获得绳股芯丝、内层侧丝和外层侧丝轴向变形之间的关系;在此基础上推演力学平衡方程式中相关参数表达式,借助有关方程的联立,推导出绳股外层侧丝接触处的径向均布载荷及其轴向拉应力表达式,建立编织钢丝绳直线状态拉伸载荷下绳丝力学模型。为构建编织钢丝绳直线状态拉伸载荷下绳丝的磨损深度模型奠定基础。(3)通过分析编织钢丝绳绳股内部和绳股间的接触情况,寻找出绳股外层侧丝间易磨损的接触点,以其中一个接触点上的两根绳股外层侧线为例,推导出其交叉接触角表达式,并通过MATLAB编程求解;根据材料力学的相关知识,求解绳股外层侧丝之间的相对滑动距离;在此基础上,引入磨损系数,结合前文径向均布载荷关系式以及可通过摩擦磨损试验得到的钢丝体积磨损量,建立任意角交叉接触的钢丝磨损深度模型,为编织钢丝绳的失效机理分析及疲劳寿命研究提供理论基础。(4)进行编织钢丝绳解剖实验,明确编织钢丝绳绳股间外层侧丝接触处为磨损最严重位置,分析其原因,验证有限元仿真的合理性;同时借助钢丝摩擦磨损试验机,以YS9-8×19编织钢丝绳为试验对象,根据绳股外层侧丝相应试验参数进行直线状态拉伸载荷下绳丝的摩擦磨损试验,通过数值计算获得不同试验参数下钢丝的摩擦系数、磨损系数以及磨损深度值;比对试验结果与理论计算值,验证理论分析及所建编织钢丝绳绳丝磨损深度模型的合理性;并分析磨损缺口三维磨痕表面形貌,为进一步探讨磨损失效机理奠定基础。