钢丝绳是由一定数量的钢丝或绳股按照一定的规则捻制而成的空间螺旋结构制品,其具有高强度、高柔软性和稳定可靠的特点,是一种理想的承载工程结构件。钢丝绳的力学性能与自身的几何结构密切相关,故钢丝绳的结构设计非常关键。本文针对传统钢丝绳受载后同层相邻钢丝可能存在接触的缺点,采取在钢丝绳结构设计时使同层相邻钢丝之间存在一定夹角的方法,以避免同层钢丝之间的接触,经分析证明该方法是有效的。本课题主要做了如下研究工作:首先介绍了钢丝绳的种类以及各种结构的特点和应用领域,并且对单股线接触钢丝绳的结构设计理论进行了深入研究,给出了相邻层钢丝之间位置关系的判定准则。针对传统钢丝绳结构设计计算繁琐、费时费力的缺点,基于一维搜索方法实现了单股线接触钢丝绳的几何参数的计算,此方法不仅提高了计算精度还可以精确的求出相邻层钢丝之间的接触位置。并以1×19S型钢丝绳为例,对求解过程进行了介绍。其次基于Love空间曲杆理论和Costello理论模型推导了n层西鲁型钢丝绳轴力和扭矩的理论解。利用钢丝绳的螺旋对称特点,建立了1×19S型钢丝绳的简化有限元模型,通过施加精确边界条件来预测钢丝绳的力学性能。有限元分析结果与理论解基本一致,验证了理论模型的正确性。最后对钢丝绳端部无扭转和端部自由扭转两种典型工况进行了分析,研究了摩擦和螺旋升角对钢丝绳力学性能的影响,通过观察钢丝变形,得出同层钢丝之间只需设定很小的角度便可避免钢丝之间的接触问题。为钢丝绳的结构设计提供了参考依据。