华南理工大学学报(自然科学版)

作者：王荣辉, 刘锡月, 赵勇霖, 甄晓霞, 张卓杰

单位：1.华南理工大学 土木与交通学院，广东 广州 5106402.道路与铁道工程安全保障教育部重点实验室 石家庄铁道大学，河北 石家庄 0500433.河北省风工程和风能利用工程技术创新中心，河北 石家庄 050043

关键词：螺旋曲杆束,拉-弯耦合,丝间滑移,弯曲特性,接触条件,半精细化有限元模型

基金：国家自然科学基金项目(52178138);广东省自然科学基金项目(2024A1515012262)

为研究双层螺旋曲杆束在拉-弯耦合作用下的力学行为及其内部钢丝协同工作机理，考虑丝间摩擦滑移，建立了层间接触、同步接触两类典型条件下的侧丝微段静力平衡关系并进行了解析推导，同步提出一种改进的半精细化有限元模型进行数值模拟和结果对比。由弯曲变形时侧丝所受剪切力的分布规律获得了两类接触条件下的丝间相对滑移方向，并在此基础上根据平衡方程推导得到侧丝滑移后的轴力限值；通过对各丝贡献的弯矩求和得到在拉-弯耦合作用下曲杆束各截面的弯矩-局部曲率关系式，并提出一种简化的弯矩-曲率均值关系式描述其整体弯曲行为。结果表明：由于侧丝沿曲杆束整体轴向周期旋转，相邻丝之间接触面有滑移驻点，且驻点两侧相对滑移方向相反；侧丝-侧丝、侧丝-芯丝接触面的滑移驻点、初始滑移位置不同；忽略内部滑移扩展过程，两类接触条件下双层螺旋曲杆束具有相同的弯矩-曲率均值关系式，函数图像呈双折线；半精细化有限元模型滑移前后的弯曲变形结果与解析值的相对误差小于4%，且提取的丝间相对滑移结果规律与分析结论相符。

来源：2025年第6期

《华南理工大学学报(自然科学版)》期刊编辑部

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