国际热核实验反应堆（ITER）托克马克是用来限制热等离子体产生核聚变反应的聚变机器之一。使用不同的超导磁体,如环形场（TF）线圈、极向场（PF）线圈和中央螺线管（CS）线圈,可以限制等离子体。这些大型超导磁体是用管道内电缆导体（CICC）建造的,其工作电流高达68kA,工作磁场高达12T。CICC超导电缆是由各级子缆逐步绞制而成,这种复杂的绞扭结构使其具有运行稳定性高、自支撑性良好、电流输送能力大、交流损耗小、电热稳定性高、耐高压等优点,但是同时也导致CICC超导电缆在制备和运行时内部的力学形变十分严重。因此,CICC超导电缆中各级子缆的力学性能研究,有助于进行超导磁体设计优化。本文基于均匀化理论和细杆理论,在对一级子缆等效杨氏模量进行研究的基础上,将等效杨氏模量理论扩展到四级子缆,建立了预测CICC超导电缆多级子缆等效杨氏模量的理论模型;然后分析了缠绕圈数对各级子缆等效杨氏模量的影响;同时建立了一级到四级子缆的有限元模型;将不同缠绕圈数的各级子缆等效模量数值解与理论解进行对比,验证理论模型的可靠性;结果给出了CICC超导电缆各级子缆的等效杨氏模量随缠绕圈数的变化规律,为合理设计缠绕模式提供了依据。继而根据多层螺旋结构力学行为的理论模型,建立了CICC各级子缆中Nb₃Sn股线最大正应力的理论模型,研究了多级子缆轴向应变与股线最大正应力的关系,分析了多级子缆螺旋角对股线最大正应力的影响。同时建立了子缆简化的有限元梁-壳模型,将各级子缆中股线最大正应力理论解与数值解对比,验证理论模型的正确性。研究结论总结为:多级子缆轴向应变和股线最大正应力近似线性关系;随着螺旋角的减小,多级子缆最大正应力逐渐减小。本文采用理论模型与数值模型相结合的方式,对CICC超导电缆中各级子缆的力学行为进行了基础性的研究。