计入丝间接触的钢丝绳股轴向力学性能半解析法研究

张曼曼，陈原培，孟凡明，龚宪生

(1.重庆大学 机械传动国家重点实验室，重庆，400044；2.重庆交通大学 交通运输学院，重庆，400074；3.重庆大学 机械工程学院，重庆，400044)

钢丝绳因具有良好的拉伸、扭转性能而被广泛应用于采矿、桥梁建设等工程领域。在长期轴向载荷作用下，钢丝绳会因承受较大的轴向变形而失效，甚至造成事故。因此，有必要对钢丝绳的轴向力学性能进行研究。USABIAGA等[1-2]在忽略泊松比效应和丝间接触变形下，使用差分法研究了拉伸和扭转载荷下钢丝绳的轴向力学性能。KUMAR等[3]基于Hertz弹性接触理论研究了承受轴向拉伸和扭转载荷作用的多层钢丝绳的接触应力，指出钢丝材料的弹性模量对丝间接触应力有很大影响。基于Hertz接触理论，GNANAVEL等[4]的研究结果表明，随着施加的轴向载荷的增加，钢丝绳的丝间接触状态由耦合接触转变为芯丝-侧丝接触。XIANG等[5]基于解析法的研究发现轴向拉伸和扭转载荷下钢丝绳的轴向应力与钢丝绳捻角正相关。曹国华等[6]通过推导同层钢丝正好接触时的接触半径、间隙角和间隙率的表达式，研究发现随轴向载荷的增大，绳股的接触半径、间隙角和间隙率变化缓慢。PENG等[7]对钢丝绳的滑动摩擦磨损进行试验研究，发现随着拉伸载荷的增加，稳态阶段钢丝绳间磨损深度线性增加。钢丝绳受载荷作用后必将引起丝间接触，进一步引起钢丝绳力学性能的变化，然而，上述研究均未考虑丝间接触变形对钢丝绳股轴向力学性能的影响。……