周 伟，田红旗

(中南大学轨道交通安全教育部重点实验室，湖南 长沙 410075)

金属绞线由多股金属丝绞捻而成，其应用场合依绞线的金属材料不同而不同:钢绞线结构广泛应用于铁路桥梁、公路桥梁、房屋建筑等预应力结构;铜合金绞线在铁路电气化系统中用作接触网的重要承载部件［1］，如接触悬挂结构的承力索、吊弦、弹性吊索和中心锚结绳等。金属绞线产品从设计、加工到应用，其结构的力学行为预测及精确数值模拟一直是工程领域关注的重点和难点。随着计算机技术的发展和计算机性能的不断提高，通过有限元法可实现对金属绞线力学行为的精确模拟。然而，在整体结构分析中，作为子部件若将绞线结构采用空间实体单元精细离散，数值求解规模势必会惊人，传统做法一般将绞线截面折合成单圆匀质杆件进行计算，而实际上绞线为柔性结构，其截面惯性矩要比等截面积匀质圆杆小［2］，且同等载荷水平下绞线中心股线与缠绕股线的应力各不相同，因此，有必要对金属绞线的力学特性进行深化研究，以构造一种既能精确模拟绞线力学行为，又能最大程度减缩求解自由度的有限元模型。

国内外对绞线力学行为分析和数值仿真技术研究有很多报导。Jiang［3－7］等通过精确模拟相邻层绞线边界条件，提出了一种综合考虑拉伸、剪切、弯曲和扭转效应的有限元模型，分析结果与Constello［8］理论计算结果较吻合;Ghoreishi等［9］采用三维有限元法对承受……