动态缆包括深水动态脐带缆和海上风电动态缆等,是深海油气资源开发及海上风电系统中的重要装备。动态缆安装铺设及在位工作时,由于海上平台运动、风、浪、流荷载的共同作用,会承受反复的交变荷载发生疲劳失效,导致巨大的经济损失。由于动态缆截面形式复杂,难以准确预测其疲劳寿命,准确地进行动态缆的疲劳分析及其失效机理研究一直是学术研究的重点和难点。本文介绍了动态缆的结构特点及疲劳失效模式,明确了对于铠装钢丝疲劳问题研究的必要性。首先基于金属材料摩擦磨损理论设计钢丝摩擦磨损试验,分析不同压力、接触角度下钢丝间摩擦系数的变化,修正了动态缆疲劳计算中的摩擦系数,随后基于Archard磨损模型及其修正模型,建立钢丝层间磨损理论模型,并对模型进行实验验证。选用最大磨损深度来表征钢丝间磨损,实验表明钢丝间最大磨损深度增加速率随着往复磨损次数增加而减少;拉弯组合荷载是动态缆疲劳时所受的主要荷载工况,本文基于理论模型对动态缆拉弯刚度与临界曲率进行计算,设计并进行拉弯组合试验。针对动态缆自重与端部问题产生的误差,对拉弯组合试验方法进行改进,验证了理论方法的准确性,进一步分析了拉力对于动态缆弯曲刚度的影响。本文明确了动态缆疲劳寿命预测的流程,以风电动态缆为研究对象,通过Ocarflex软件进行疲劳寿命的估算,主要关注其金属单元的疲劳情况。基于疲劳寿命预测流程,首先确定了动态缆的在位海况,随后建立浮体与动态缆的数值模型,明确动态缆的张力与曲率分布,对危险部位进行局部应力计算分析,并对动态缆进行整体寿命预测。考虑了不同摩擦系数下铠装钢丝的疲劳寿命,同时计算了铜导体的疲劳寿命,结果表明摩擦系数对于铠装钢丝的疲劳寿命有着较大影响,同时动态缆在位工作期间,铜导线比铠装钢丝更易出现疲劳失效,对于动态缆的疲劳问题研究中,应加强对于铜导线疲劳失效的关注。本文对动态缆疲劳失效机理展开研究,致力于提高动态缆疲劳寿命预测的准确性。本文修正了动态缆摩擦系数,优化了动态缆拉弯组合试验方法,提高了动态缆弯曲刚度预测的准确性,并确定了疲劳寿命预测流程中的曲率、张力、应力计算分析方法,对工程具有一定的参考价值。