计入丝间非线性接触的单股钢丝绳疲劳特性研究

摘要

为探究单股钢丝绳在周期拉伸交变载荷作用下的疲劳特性演变规律与失效机理,该研究建立了计入丝间非线性接触等因素的单股钢丝绳疲劳特性有限元分析模型;提出了单股钢丝绳内部空间螺旋接触区域高精度网格划分方法和单股钢丝绳端面约束方案,从而解决了钢丝绳仿真中普遍存在的终端效应问题;分析了单股钢丝绳疲劳特性以及几何参数、材料参数等对其疲劳特性的影响.结果表明:周期拉伸交变载荷作用下,单股钢丝绳芯丝-侧丝接触线区域发生了明显的应力集中,该区域因较大的应力幅而最易发生疲劳寿命衰减甚至破坏;芯丝疲劳寿命敏感区呈空间螺旋带状分布,并与芯丝-侧丝接触区域对应;对于始终处于芯丝-侧丝接触状态的单股钢丝绳,适当减小侧丝直径和捻角、选用弹性模量较小且泊松比较大的材料利于提高单股钢丝绳的疲劳寿命.