蔣先國(guó)，古曉東，鄧 洪，張 琦，莫繼良

(1. 中國(guó)鐵路設(shè)計(jì)集團(tuán)有限公司，天津 300251；2. 西南交通大學(xué)機(jī)械工程學(xué)院，四川成都 610031)

截至2018年年底，全國(guó)的鐵路營(yíng)業(yè)里程達(dá)到13.1萬km，其中高速鐵路2.9萬km，占世界高速鐵路總量的66.3%。接觸網(wǎng)系統(tǒng)作為鐵路供電系統(tǒng)的重要組成部分，其各個(gè)裝置的服役性能直接影響著列車的運(yùn)行安全[1-3]。在接觸網(wǎng)系統(tǒng)的眾多零部件中，吊弦的服役性能對(duì)整個(gè)接觸網(wǎng)系統(tǒng)的運(yùn)營(yíng)安全具有重要影響。近幾年多條線路發(fā)生了吊弦斷裂現(xiàn)象，為鐵路運(yùn)行安全帶來巨大隱患。

我國(guó)高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)中普遍使用的是銅合金絞線壓接式整體吊弦，吊弦線是多股絞線纏繞結(jié)構(gòu)，吊弦線與鉗壓管之間屬于緊配合，在壓接處存在微動(dòng)行為[4-6]。通過對(duì)電氣化鐵路接觸網(wǎng)中的吊弦事故案例進(jìn)行收集整理分析后發(fā)現(xiàn)，吊弦斷裂現(xiàn)象多發(fā)生在鉗壓管喇叭口附近。目前國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)繩索類多股絞線結(jié)構(gòu)微動(dòng)損傷機(jī)理的研究較少。文獻(xiàn)[7]研究了鋼絲繩干態(tài)條件下的微動(dòng)損傷，發(fā)現(xiàn)鋼絲繩最終斷裂是由外層鋼絲之間接觸應(yīng)力較高導(dǎo)致的。文獻(xiàn)[8-9]對(duì)多股絞線纏繞結(jié)構(gòu)進(jìn)行了系統(tǒng)研究，發(fā)現(xiàn)局部接觸載荷與外部載荷共同作用會(huì)促使微動(dòng)裂紋的萌生與擴(kuò)展。針對(duì)接觸網(wǎng)吊弦的特殊結(jié)構(gòu)以及服役工況，其損傷失效機(jī)理的研究則鮮見報(bào)道。因此基于微動(dòng)理論研究整體吊弦鉗壓管的壓接力、壓接方式等因素對(duì)提高整體吊弦服役可靠性具有重要意義。在對(duì)整體吊弦進(jìn)行失效分析時(shí)普遍采用有限元手段或試驗(yàn)手段[10-12]，為優(yōu)化其零部件結(jié)構(gòu)提供基礎(chǔ)理論指導(dǎo)。

本文利用有限元計(jì)算手段對(duì)整體吊弦的損傷機(jī)理進(jìn)行分析，進(jìn)一步利用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)探究吊弦線與鉗壓管之間的不同壓接形式、壓入量對(duì)吊弦彎曲微動(dòng)疲勞壽命的影響，最終得出整體吊弦的失效是材料本身特性、表面損傷、微動(dòng)疲勞等多重因素引起的綜合復(fù)雜問題。針對(duì)以上問題，提出新型整體吊弦，通過改進(jìn)壓接結(jié)構(gòu)和吊弦線耐疲勞性能提高整體吊弦性能。另外，改進(jìn)了心形環(huán)的結(jié)構(gòu)，避免與接觸線吊弦線夾之間摩擦傷線。

1 現(xiàn)有整體吊弦損傷機(jī)理有限元分析

1.1 有限元模型

利用有限元分析手段對(duì)整體吊弦的損傷機(jī)理進(jìn)行分析，采用三維建模軟件Pro/E進(jìn)行建模，后續(xù)導(dǎo)入有限元分析軟件ABAQUS中進(jìn)行計(jì)算。由于我國(guó)高速電氣化鐵路接觸網(wǎng)中普遍使用的是銅合金絞線壓接式整體吊弦，采用JTMH10絞線，絞接結(jié)構(gòu)為7×7，單絲直徑0.5 mm，絞合后整繩直徑4.5 mm，絞接節(jié)距一般為43 mm。鉗壓管材質(zhì)為T2銅，鉗壓管與吊弦線的壓接采用三點(diǎn)式壓接方式。為減少計(jì)算量，提高計(jì)算效率，對(duì)絞線模型進(jìn)行適當(dāng)簡(jiǎn)化，將原有7×7根的絞線布局簡(jiǎn)化為7×1的模型，有限元模型如圖1所示。

圖1 吊弦壓接模型

模型材料屬性參考現(xiàn)行的規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)置[13-15]。吊弦線和鉗壓管材料力學(xué)參數(shù)見表1。

表1 吊弦線和鉗壓管材料主要力學(xué)參數(shù)

1.2 有限元計(jì)算結(jié)果分析

有限元計(jì)算結(jié)果如圖2所示，其中圖2(a)為最終的壓接狀態(tài)，左右壓接模閉合。圖2(b)為去除壓接模后的狀態(tài)，可以看出在施加位移載荷后，鉗壓管受到較大的擠壓力，并產(chǎn)生嚴(yán)重的塑性變形。去除鉗壓管后的吊弦應(yīng)力云圖如圖2(c)所示，可以看出左右壓接力通過鉗壓管的變形傳遞到吊弦線，導(dǎo)致與鉗壓管接觸的吊弦線部分產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中，部分發(fā)生塑性變形。

圖2 吊弦壓接過程應(yīng)力云圖

選擇圖2(c)中所示的取點(diǎn)路徑，輸出該路徑下的應(yīng)力值，得出鉗壓管壓接處的應(yīng)力曲線，結(jié)果如圖3所示?？梢钥闯鲇捎阢Q壓管塑性變形，造成吊弦線在其接觸的位置局部應(yīng)力集中，其應(yīng)力值峰值達(dá)到107 MPa，該值是其他區(qū)域的4倍左右，此時(shí)對(duì)于吊弦線來說已經(jīng)處于局部屈服狀態(tài)。通過圖4可以看出，在應(yīng)力集中位置，吊弦線已經(jīng)發(fā)生了塑性變形。這說明吊弦線在服役前已經(jīng)存在初始損傷。

圖3 吊弦線壓接模型應(yīng)力輸出

圖4 吊弦線壓接模型應(yīng)變

2 基于微動(dòng)理論的吊弦動(dòng)態(tài)失效分析

2.1 微動(dòng)疲勞失效理論

零部件在承受交變載荷時(shí)，其接觸表面間會(huì)發(fā)生振幅極小的相對(duì)運(yùn)動(dòng)(位移幅度一般為微米量級(jí))，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)即為微動(dòng)。微動(dòng)疲勞損傷作為一種常見的失效形式，在接觸網(wǎng)系統(tǒng)中的失效案例較多，所引起的后果也較嚴(yán)重。

接觸網(wǎng)吊弦在服役時(shí)表面為靜止?fàn)顟B(tài)，當(dāng)存在外在載荷時(shí)其內(nèi)部會(huì)發(fā)生微動(dòng)疲勞現(xiàn)象，反復(fù)發(fā)生微動(dòng)行為時(shí)疲勞極限降低，疲勞裂紋形成并擴(kuò)展，極易發(fā)生疲勞斷裂，引發(fā)安全隱患。吊弦線與鉗壓管之間既有彎曲載荷也有拉壓載荷，該處的失效問題是彎曲微動(dòng)疲勞與拉壓微動(dòng)疲勞復(fù)合的復(fù)雜問題，如圖5所示。微動(dòng)疲勞失效理論對(duì)于接觸網(wǎng)整體吊弦損傷機(jī)理的探究具有重要意義。

圖5 微動(dòng)疲勞形式示意圖

2.2 試驗(yàn)基本情況

通過對(duì)整體吊弦進(jìn)行有限元分析后發(fā)現(xiàn)，整體吊弦鉗壓管的結(jié)構(gòu)及壓接方式存在不合理處，鉗壓管在承受遠(yuǎn)大于自身屈服強(qiáng)度的集中應(yīng)力后發(fā)生塑性變形，對(duì)吊弦線產(chǎn)生擠壓，對(duì)吊弦線結(jié)構(gòu)產(chǎn)生破壞。此種狀態(tài)直接影響到吊弦在后續(xù)工作時(shí)的服役壽命，降低其服役性能。本文進(jìn)一步從動(dòng)態(tài)試驗(yàn)角度對(duì)吊弦的失效情況進(jìn)行研究，主要研究吊弦線與鉗壓管之間的不同壓接形式、壓入量對(duì)吊弦彎曲微動(dòng)疲勞壽命的影響。

試驗(yàn)在自行搭建的吊弦疲勞試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，試驗(yàn)臺(tái)上加載高精度吊弦微動(dòng)疲勞試驗(yàn)夾持裝置，如圖6所示。 圖6中左側(cè)部分作用主要是固定鉗壓管，中間部分的傳力桿通過與疲勞機(jī)上夾頭固定，可以左右移動(dòng)，主要作用是給吊弦施加疲勞振幅。圖6中右側(cè)部分主要是利用彈簧和力傳感器來控制吊弦的預(yù)緊力，由吊弦疲勞試驗(yàn)臺(tái)的上夾頭對(duì)吊弦施加疲勞交變載荷進(jìn)行試驗(yàn)，得到吊弦的循環(huán)周次。

圖6 吊弦微動(dòng)疲勞夾持裝置裝配示意

試驗(yàn)分別采用正向壓接和反向壓接兩種形式，并選取λ0=5.0 mm、λ1=4.8 mm、λ2=4.6 mm三種壓入量。具體壓接形式、壓入量和對(duì)應(yīng)的吊弦編號(hào)如下：

①正向壓接型：壓入量為5.0 mm；

②正向壓接型：壓入量為4.8 mm；

③正向壓接型：壓入量為4.6 mm；

④反向壓接型：壓入量為5.0 mm；

⑤反向壓接型：壓入量為4.8 mm；

⑥反向壓接型：壓入量為4.6 mm。

每根吊弦采用相同的初始載荷，其中吊弦彎曲振幅為1.8 mm，靜載荷為1 kN，振動(dòng)頻率為5 Hz。試驗(yàn)時(shí)，鉗壓管位置距加載振動(dòng)中心位置的距離為5 cm，如圖7所示(F0為固定鉗壓管的緊固力，d=5 cm，A=1.8 mm，F(xiàn)=1 kN)。

圖7 吊弦彎曲微動(dòng)端加載示意圖

2.3 試驗(yàn)結(jié)果分析

試驗(yàn)結(jié)束后發(fā)現(xiàn)①號(hào)試驗(yàn)吊弦和④號(hào)實(shí)驗(yàn)吊弦發(fā)生斷裂，斷裂均發(fā)生在壓接磨損區(qū)，其余吊弦未發(fā)生斷裂現(xiàn)象。表2給出了不同試驗(yàn)吊弦的循環(huán)周次。

表2 試驗(yàn)吊弦微動(dòng)疲勞實(shí)驗(yàn)結(jié)果

從表2所示的已經(jīng)斷裂的①、④號(hào)試驗(yàn)吊弦的循環(huán)周次結(jié)果可以看出，兩種不同壓接方式下吊弦的彎曲微動(dòng)疲勞壽命相差較大，反向壓接的吊弦彎曲微動(dòng)疲勞壽命明顯要比正向壓接方式吊弦要長(zhǎng)。對(duì)比同種壓接方式下，不同壓入量大小的吊弦得到的循環(huán)周次結(jié)果可以看出，壓入量大的試驗(yàn)吊弦，微動(dòng)疲勞壽命相對(duì)較小。從斷裂位置看，斷裂均發(fā)生在試驗(yàn)吊弦的壓接損傷區(qū)域內(nèi)。吊弦微動(dòng)損傷區(qū)示意圖如圖8和圖9所示。

圖8 正向壓接吊弦微動(dòng)損傷區(qū)示意

圖9 反向壓接吊弦微動(dòng)損傷區(qū)示意

將吊弦試件用電火花線切割機(jī)進(jìn)行切割，在切割過程中盡量保護(hù)好吊弦的原始形態(tài)即組織結(jié)構(gòu)，然后對(duì)切割下料的吊弦進(jìn)行超聲清洗，用掃描電鏡觀察斷口形貌。 圖10為①號(hào)試驗(yàn)吊弦疲勞試驗(yàn)斷口形貌圖，圖11為④號(hào)試驗(yàn)吊弦疲勞試驗(yàn)斷口形貌圖。

圖10 ①號(hào)吊弦疲勞試驗(yàn)斷口圖

圖11 ④號(hào)吊弦疲勞試驗(yàn)斷口圖

由于吊弦自身構(gòu)造原特點(diǎn)，吊弦銅絲之間互相接觸，再加上加載狀態(tài)下導(dǎo)致吊弦反復(fù)彎折，在掃描電鏡拍攝的斷口圖中，經(jīng)分析可能存在不止一個(gè)疲勞裂紋源。而由于吊弦線之間的微動(dòng)磨損導(dǎo)致裂紋源在壓接處萌生，如圖12所示。引起吊弦銅絲開裂，當(dāng)疲勞裂紋萌生后，開始進(jìn)入疲勞裂紋擴(kuò)展期。此時(shí)由于相互壓接力，使吊弦銅絲的截面積缺失，導(dǎo)致缺失截面處的應(yīng)力增大，再加上施加的預(yù)緊力的作用，加速了疲勞裂紋的擴(kuò)展。當(dāng)疲勞裂紋達(dá)到斷裂區(qū)時(shí)，裂紋擴(kuò)展發(fā)生失穩(wěn)，從而導(dǎo)致吊弦斷絲。觀察圖10和圖11可以發(fā)現(xiàn)，斷口圖片右邊的裂紋源區(qū)出現(xiàn)在微動(dòng)磨損區(qū)的邊緣，可能是由于微動(dòng)損傷區(qū)的應(yīng)力較大導(dǎo)致裂紋源在微動(dòng)損傷區(qū)邊緣萌生。

圖12 微動(dòng)磨損裂紋源區(qū)內(nèi)裂紋的萌生

根據(jù)斷口圖所示，當(dāng)壓入量過大時(shí)，吊弦的斷裂表現(xiàn)為明顯的疲勞斷裂特征，斷口可分為3個(gè)典型的區(qū)域，下面對(duì)這3個(gè)區(qū)域進(jìn)行分析。

微動(dòng)磨損源區(qū)(A區(qū))：在吊弦的彎曲微動(dòng)疲勞試驗(yàn)中，吊弦中銅絲的相互磨損使吊弦銅絲表面產(chǎn)生缺陷，這些表面缺陷，導(dǎo)致銅絲表面應(yīng)力集中，進(jìn)而導(dǎo)致裂紋的萌生。裂紋萌生后，裂紋經(jīng)歷較為緩慢的擴(kuò)展過程，在這個(gè)過程中，吊弦經(jīng)歷高周次的應(yīng)力循環(huán)，裂紋經(jīng)過反復(fù)的閉合和張開過程，緩慢地向內(nèi)部擴(kuò)展。

疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)(B區(qū))：疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)是疲勞裂紋的亞臨界區(qū)，是疲勞斷口上最重要的特征區(qū)域。對(duì)疲勞擴(kuò)展區(qū)進(jìn)行觀察，可以發(fā)現(xiàn)疲勞貝紋線和疲勞臺(tái)階，如圖13所示。疲勞貝紋線是疲勞斷口宏觀形貌的基本特征。它是以疲勞源為中心，與裂紋擴(kuò)展方向垂直的呈半圓形或者扇形的弧形線。疲勞貝紋線是裂紋擴(kuò)展過程中，其頂端的應(yīng)力大小或者狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，在斷面上留下的塑性變形的痕跡。對(duì)于光滑試樣，疲勞貝紋線的圓心一般指向疲勞源區(qū)。當(dāng)疲勞裂紋擴(kuò)展到一定程度時(shí)，也可能出現(xiàn)疲勞貝紋線的轉(zhuǎn)向現(xiàn)象，當(dāng)試樣表面有尖銳缺口時(shí)，疲勞貝紋線的圓心指向疲勞源區(qū)的相反方向。疲勞貝紋線的數(shù)量(密度)主要取決于加載情況。啟動(dòng)和停機(jī)或載荷發(fā)生較大變化，均可留下疲勞弧線。疲勞貝紋線的清晰度不僅與材料的性質(zhì)有關(guān)而且與介質(zhì)情況、溫度條件等有關(guān)。材料的塑性好，溫度高，有腐蝕介質(zhì)存在時(shí)，則弧線清晰。材料的塑性低或者裂紋擴(kuò)展速度快，以及斷口斷裂后受到污染和不當(dāng)清洗等，都難以在斷口上觀察到清晰的疲勞貝紋線。疲勞臺(tái)階為疲勞斷口上的另一基本特征。一次疲勞臺(tái)階出現(xiàn)在疲勞源區(qū)，二次臺(tái)階出現(xiàn)在疲勞裂紋擴(kuò)展區(qū)，它指明了疲勞裂紋的擴(kuò)展方向，并與疲勞弧線相垂直，呈輻射狀。

圖13 疲勞區(qū)的疲勞弧線和疲勞臺(tái)階

瞬時(shí)斷裂區(qū)(C區(qū))：即快速靜斷區(qū)。當(dāng)疲勞裂紋擴(kuò)展到一定尺寸時(shí)，構(gòu)件的有效承載面受不了當(dāng)時(shí)的載荷而發(fā)生的快速斷裂。斷口平面基本與主應(yīng)力方向垂直，為微孔聚集型斷裂。

2.4 整體吊弦損傷機(jī)理分析結(jié)論

經(jīng)過有限元計(jì)算分析以及動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)分析后得出，整體吊弦的失效是材料本身特性、表面損傷、微動(dòng)疲勞等多重因素引起的綜合復(fù)雜問題。三點(diǎn)齒形壓接處有非常明顯的過量壓痕損傷特征，吊弦的斷絲、斷股是由于微動(dòng)磨損和疲勞斷裂共同造成的。微動(dòng)磨損在吊弦的斷裂中起較大作用，在初期微動(dòng)磨損導(dǎo)致裂紋源在微動(dòng)磨損處萌生，引起吊弦銅絲開裂；當(dāng)疲勞裂紋萌生后，吊弦銅絲便進(jìn)入疲勞裂紋擴(kuò)展期。由于磨損使吊弦銅絲的截面積缺失，導(dǎo)致應(yīng)力增大，加速了疲勞裂紋的擴(kuò)展，當(dāng)疲勞裂紋擴(kuò)展到斷裂區(qū)時(shí)，裂紋擴(kuò)展發(fā)生失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致斷裂。

3 新型整體吊弦優(yōu)化方式

綜上有限元計(jì)算分析以及動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)分析，整體吊弦的改進(jìn)應(yīng)從以下幾方面入手：

(1)提出改進(jìn)壓接方式，分別為“8”字形斷面壓接和橢圓形斷面壓接。

(2)提高絞線耐疲勞性能。

(3)改進(jìn)心形環(huán)結(jié)構(gòu)，縮小心形環(huán)半徑，避免心形環(huán)頂部絞線與接觸線定位線夾的磨損；優(yōu)化心形環(huán)工藝，避免制造過程中產(chǎn)生的微裂紋。

3.1 “8”字形斷面壓接

“8”字形斷面壓接吊弦結(jié)構(gòu)如圖14所示。

圖14 “8”字形斷面壓接整體吊弦

如圖14所示，壓接處的雙孔管作為整體吊弦的壓接零件，將壓接模、雙孔管、吊弦線構(gòu)成一組壓接關(guān)系，用加力均勻、具有壓接力顯示和壓接力狀態(tài)監(jiān)控的壓接機(jī)，做出管-線壓接力狀態(tài)曲線，確定出吊弦線的無損壓接區(qū)域，用吊弦線高周期疲勞許用力作為滑動(dòng)荷重，找出對(duì)應(yīng)的壓接力，以此為上限控制壓力，通過對(duì)壓接狀態(tài)的監(jiān)控，完成壓接過程。用該方法和工藝制作的吊弦，不會(huì)損傷吊弦線的單絲，壓接后各股之間保持正常的絞合狀態(tài)，受力均勻一致。

采用這種壓接方式，雙孔管中間的圓弧隔層將吊弦主線和副線隔開，填充兩根整體吊弦線之間的縫隙，阻止兩條吊弦線之間壓接時(shí)的徑向變形。同時(shí)在壓接過程中使用加力均勻、具有壓接力顯示和壓接力狀態(tài)監(jiān)控的壓接機(jī)，用不超過整體吊弦線無損壓接區(qū)域的上限控制壓力，在對(duì)壓接力狀態(tài)的監(jiān)控下，使壓接力上限控制壓力，完成壓接，既不損傷吊弦線的單絲，也不破壞吊弦線的絞合狀態(tài)。因此，“8”字形壓接消除了原鉗壓管和三點(diǎn)壓接方式下，吊弦線因單牙壓接處變形過大，各股受力不均及附加彎矩，過早出現(xiàn)斷絲、斷股、斷線的問題，提高了整體吊弦的工作壽命。

3.2 橢圓形斷面壓接

橢圓形斷面壓接示意圖如圖15所示。采用該壓接方法，壓接管模具為橢圓形，在壓接處形成一個(gè)橢圓形的縮頸，吊弦線相互有序排列，單絲單股受損??；同時(shí)由于壓接時(shí)接觸面積為帶狀，壓接時(shí)，絞線軸向同時(shí)均勻受力，變形量小，應(yīng)力分散，壓接斷面處絞線分布緊密，避免絞線散股；壓接處壓接管橢圓形狀規(guī)則，絞線壓接后損傷可控制在5%以內(nèi)。

圖15 橢圓形斷面壓接圖

3.3 新型耐疲勞吊弦線

除了改進(jìn)壓接方式外，研究了新型耐疲勞吊弦線，能夠提高絞線耐疲勞性能，按照細(xì)線生產(chǎn)工藝生產(chǎn)，從熔煉、上引、拉拔、絞合等環(huán)節(jié)均采用全新的先進(jìn)制備工藝，與現(xiàn)有傳統(tǒng)的吊弦線相比，消除了傳統(tǒng)吊弦線的不足，具有更高的強(qiáng)度及耐疲勞特性，通過對(duì)各種吊弦線進(jìn)行試驗(yàn)分析(主要試驗(yàn)參數(shù)：拉斷力≥6.5 kN；單絲延伸率≥1%)，得出反復(fù)彎曲次數(shù)見表3。結(jié)果顯示新型耐疲勞吊弦線疲勞壽命明顯提高，提高了整體吊弦安全可靠性。并且線材表面進(jìn)行特殊處理不僅能有效抵抗電流腐蝕，還可適用于隧道-工業(yè)區(qū)-沿海等腐蝕較嚴(yán)重區(qū)段使用。

表3 吊弦彎曲次數(shù)

3.4 心形環(huán)改進(jìn)

在改進(jìn)心形環(huán)結(jié)構(gòu)方面，研究得出一種改進(jìn)后的心形環(huán)，新舊心形環(huán)的結(jié)構(gòu)如圖16所示。新型心形環(huán)的直徑尺寸減少5mm，可形成有效約束，能夠有效減少吊弦線與吊弦線夾頂部相互撞擊、磨損等現(xiàn)象；同時(shí)略微增加板厚，能夠有效提高抗彎強(qiáng)度(交變疲勞試驗(yàn)可達(dá)200萬次不斷裂)；采用新的生產(chǎn)工藝，非簡(jiǎn)單沖壓辦法(交變疲勞試驗(yàn)可達(dá)200萬次不斷裂)。

圖16 心形環(huán)改進(jìn)前后對(duì)照?qǐng)D

4 結(jié)論

利用有限元計(jì)算手段對(duì)整體吊弦的損傷機(jī)理進(jìn)行分析，利用動(dòng)態(tài)疲勞試驗(yàn)探究吊弦線與鉗壓管之間的不同壓接形式、壓入量對(duì)吊弦彎曲微動(dòng)疲勞壽命的影響，針對(duì)以上問題，提出了能夠增加疲勞壽命的新型整體吊弦。

(1)吊弦的斷絲、斷股是由于微動(dòng)磨損和疲勞斷裂共同造成的，其中微動(dòng)磨損在吊弦的斷裂中起到較大作用，初期微動(dòng)磨損導(dǎo)致裂紋源在微動(dòng)磨損處萌生，引起吊弦絲開裂；當(dāng)疲勞裂紋萌生后，吊弦銅絲便進(jìn)入疲勞裂紋擴(kuò)展期。由于磨損使吊弦銅絲的截面積缺失，導(dǎo)致應(yīng)力增大，加速了疲勞裂紋的擴(kuò)展，當(dāng)疲勞裂紋擴(kuò)展到斷裂區(qū)時(shí)，裂紋擴(kuò)展發(fā)生失穩(wěn)，進(jìn)而導(dǎo)致斷裂。

(2)通過改進(jìn)壓接結(jié)構(gòu)和吊弦線耐疲勞性能提高整體吊弦性能。另外，改進(jìn)了心形環(huán)的結(jié)構(gòu)，避免與接觸線吊弦線夾之間摩擦傷線。本研究能夠從源頭上提升設(shè)計(jì)、施工、制造和運(yùn)維質(zhì)量，降低零部件失效概率，提高耐久性和可靠性。