钢丝绳作为超深矿井提升设备的重要组成部分,关系到提升系统的寿命和提升效率。钢丝绳的力学性能直接影响提升机的提升能力。提升过程中,钢丝绳的力学性能会发生变化,同时钢丝绳会发生应力松弛,影响提升机的稳定性。本文立足于973计划项目“超深井矿井提升系统的变形失谐规律与并行驱动同步控制研究”(课题编号:2014CB049403),依次对计入丝间接触的钢丝绳股的轴向力学性能、拉伸或弯曲载荷下钢丝绳的应力松弛性能进行了仿真研究,并进行了钢丝绳力学性能拉伸试验研究。以期为超深井大型提升装备用钢丝绳的设计和选用提供一定的理论参考。主要研究内容如下:首先,建立了计入丝间接触的轴向拉伸和扭转载荷下钢丝绳股数学模型,使用半解析法(SAM)求解该模型,并验证了模型和方法的有效性。研究结果表明采用SAM可实现计入丝间接触的钢丝绳股轴向力学性能准确求解,且计算速度明显快于有限元方法;另外,也发现轴向扭转载荷的增大导致了芯丝-侧丝间的接触压力、接触变形与接触半宽增大;芯丝-侧丝间的接触和侧丝的缩径引起了侧丝轴线的螺旋半径略有减小。然后,基于钢丝绳材料的蠕变松弛理论,以三角股单股钢丝绳为例,建立了拉伸载荷下三角股应力松弛有限元模型,并验证了拉伸模型的有效性。仿真结果表明,捻角和侧丝直径的增大会导致绳股中截面的应力分布不均;松弛时间的延长可使绳股的应力分布趋于均匀化,但能增大芯丝、丝间接触处的松弛程度;增大绳股的拉伸应变、侧丝直径和捻角,会导致较大的应力和等效蠕变应变。另外,基于修正的时间硬化模型,建立了弯曲载荷下单股钢丝绳应力松弛有限元模型,并验证了弯曲模型的有效性。仿真结果表明高应力区和高蠕变应变区均对称分布于钢丝中性层的两侧,中性层处未发生应力松弛;较小的弹性模量和较大的泊松比有利于降低钢丝绳的最大应力和最大等效蠕变应变;增大捻角和侧丝直径将引起较大的应力和等效蠕变应变。最后,使用电子万能试验机对钢丝绳进行了力学性能拉伸试验,并测出实际破断拉力。试验结果表明,试样实测破断拉力随拉伸速率的增大而逐渐增大;钢芯相对于纤维芯有更大的抗拉断能力;表面热处理可以有效地改善钢丝绳的拉伸性能;钢丝材料和表面热处理对钢丝断口形貌影响较大。