高强度PC钢绞线正被越来越广泛地应用于高层建筑、大跨度桥梁等现代大型建筑中，其力学性能对结构及桥梁的安全性能和使用寿命都有很大的影响。目前，国产热轧高碳盘条与国际先进水平的主要差距表现在较高的高断丝率上。从损伤力学出发，描述金属材料在塑性加工过程中的损伤现象如微孔洞形成及扩展过程等，分析材料损伤断裂原因，以优化金属加工工艺参数，对于降低钢丝拉拔过程中的断丝率具有十分重要的意义。 本文以PC钢绞线用热轧盘条的拉丝形变过程为研究对象，研究如何运用有限元方法和损伤力学、断裂力学理论来模拟金属拉丝成形过程中内部缺陷的形成和演化规律，以及拉丝工艺参数的选择对材料损伤演化与失效过程的影响，分析阐明了钢丝拉拔过程中损伤产生的机理，针对钢丝拉拔过程中的损伤特征选择合适的材料损伤演化方程，建立了含损伤钢丝拉拔过程的三维有限元模型，提出了利用有限元软件Abaqus求解材料损伤时的流程结构，动态展现了钢丝连续拉拔的全过程。 本文完成的主要工作有：分析在企业给定的模具顶角、入线直径和道次压缩率参数范围内拉丝内部应力的变化规律，分析连续拉拔过程中材料损伤演化的规律；分析钢丝在连续拉拔过程中损伤演化的规律与工艺参数之间的关系，并得到条件最佳优化参数；针对模拟过程中遇到的计算结果不收敛的问题考虑有效的解决方法；建立模拟含裂纹钢丝拉拔过程的拉丝分析模型，选择适当的断裂参量对工艺参数的选择进行探讨，以断裂参量最小为原则对工艺参数进行优化，并将分别基于损伤参数与断裂参数进行优化所得的结果加以比较。 本文在研究中发现：在钢丝通过八道次模具的连续拉拔过程中，大部分节点的损伤量都较小，只有少数节点的损伤量较大；这些节点附近是裂纹最可能萌生的地方，也是断裂的高发点；同一道次内随着荷载步的增长，节点的损伤量不断增大，而钢丝八道次拉拔的过程中，节点的损伤量也随着道次的增加而不断增大，表现为越来越多的单元进入损伤阶段，材料的承载能力有所降低。随着道次的增加，损伤值最大的节点从材料的下表面开始逐渐上移和向轴心靠近，拉拔损伤分析的结果显示钢丝内部损伤值最大的节点并不在盘条的中心轴上，而是偏离盘条的中心线一段距离；在损伤分布方面，钢丝不同部位的节点损伤情况并不一致。损伤沿着钢丝中心轴的结果显示，中心轴与钢丝上下两个截面的交点处损伤较高，而损伤沿着周向的结果则显示，损伤值最大的节点坐标略微偏离钢丝中心轴，这与径向的分析结果是一致的。在材料的横截面上，随着沿直径方向与该点距离的增加，节点的损伤量呈现先减小后增大的趋势。 研究结果表明：以整体节点损伤值最小和损伤梯度较小的原则，可确定在现有工艺参数条件下，当模具顶角为4°时最后一道次的最佳道次压缩率为16％。在道次压缩率的分配上，第一道次应安排较小的压缩率，使钢丝表面保留良好的润滑层，第二道次应利用钢丝的塑性给予较大的部分压缩率，以后随着钢丝的形变硬化和变形抗力加大而逐渐降低部分压缩率，最后一道次的压缩率应尽可能地小，本文提出的这种新的道次压缩率参数组合，与企业现行生产工艺的八道次拉拔相比，钢丝拉拔的总道次压缩率不变，但减少一个拉拔道次。数值模拟计算结果表明，这样不仅能保证拉拔顺利进行，节约拉拔成本。使成品钢丝获得良好的力学性能，还能减少损伤，保证钢丝良好的表面和内部质量。 含裂纹的钢丝拉拔分析模型偏重于拉拔过程中的失效模拟，选择J积分判据作为拉拔过程中裂纹是否扩展的判据，以J积分值最小的原则分析得出当道次压缩率参数介于15％-22％时，与模具顶角4°相匹配的最佳道次压缩率为16％。本文中基于损伤分析的拉拔参数优化和基于断裂分析的参数优化尽管采用的研究方法不同，但在结果上却是一致的，这证明了两种处理钢丝内部缺陷的方法之间存在着本质的联系。