钢丝绳在电梯、起重、提升、索道、机械传动及其他往复运动系统中，经常反复通过滑轮或卷筒。钢丝在这一过程中同时承受轴向拉力、反复弯曲、钢丝间接触应力以及局部摩擦，长期循环后可能逐渐出现断丝、磨损和结构损伤。钢丝绳弯曲疲劳试验通过实验室条件模拟这一反复弯曲过程，用于评价钢丝绳耐疲劳能力以及不同结构、材料和润滑状态对寿命的影响。
一：弯曲疲劳试验的重要性
钢丝绳静态破断拉力主要反映一次性承载能力，而实际使用中的许多失效属于循环疲劳问题。两根破断拉力接近的钢丝绳，在反复经过滑轮后的使用寿命可能存在明显差异。
弯曲疲劳试验能够用于：
- 比较不同钢丝绳结构的耐弯曲疲劳能力；
- 评价滑轮直径对疲劳寿命的影响；
- 研究轴向张力水平与疲劳寿命之间的关系；
- 观察循环过程中外层及内部断丝的发展；
- 比较不同润滑、绳芯和表面状态的影响；
- 验证钢丝绳产品设计及生产工艺；
- 为选型、质量控制和失效分析提供疲劳数据。
钢丝绳疲劳失效往往是逐步发展的。早期可能仅出现个别钢丝裂纹，随着循环次数增加，断丝数量和磨损程度逐渐增加，并最终影响整个绳体的承载可靠性。
二：试验方法与循环条件
弯曲循环
试样在一定轴向载荷作用下反复绕过规定直径的试验轮，使钢丝绳在循环过程中持续经历弯曲和恢复。根据试验装置和标准要求，可以采用往复弯曲或规定路径的循环加载方式。
试验载荷
轴向拉力是影响钢丝绳疲劳寿命的重要参数。载荷增加会提高钢丝本体应力及钢丝之间的接触载荷，因此不同试验结果只有在载荷条件一致或经过合理换算时才具有可比性。
滑轮尺寸
滑轮直径与钢丝绳直径的匹配关系直接影响弯曲程度。滑轮越小，钢丝绳经过轮槽时产生的弯曲变形通常越大，疲劳损伤也会相应加剧。
循环次数
试验可按照规定循环次数后检查，也可以持续至达到规定断丝数量、结构损伤状态或其他终止条件。对于产品研发项目，连续记录断丝开始出现的循环次数及其后续发展往往比单一最终寿命数据更有分析价值。
| 控制参数 | 主要影响 | 试验中需要记录 |
|---|---|---|
| 轴向载荷 | 影响钢丝应力和接触压力 | 载荷值及稳定性 |
| 试验轮直径 | 决定绳体弯曲程度 | 轮径及轮槽条件 |
| 循环速度 | 影响试验效率和动态状态 | 循环频率或运行速度 |
| 循环次数 | 表征疲劳累积程度 | 总循环数及检查节点 |
| 断丝数量 | 反映疲劳损伤发展 | 断丝位置、数量及出现时间 |
三：相关标准
当前钢丝绳疲劳试验可重点依据GB/T 12347-2025《钢丝绳 疲劳试验方法》。该标准于2026年7月1日实施，并全部代替GB/T 12347-2008《钢丝绳弯曲疲劳试验方法》和GB/T 38814-2020《钢丝绳索具 疲劳试验方法》。新版标准涵盖钢丝绳弯曲疲劳、钢丝绳索具拉弯疲劳以及轴向疲劳等试验内容。
- GB/T 12347-2025：钢丝绳 疲劳试验方法；
- YB/T 4288：电梯用钢丝绳弯曲疲劳试验方法，可用于相应产品的专项评价；
- 具体钢丝绳产品标准及采购技术规范，可用于确定疲劳循环条件和验收要求。
开展新项目时不宜继续默认采用已经于2026年7月1日废止的GB/T 12347-2008，除非合同、历史验证项目或双方技术协议明确要求按照旧版本进行可比性试验。
四：试验流程
- 确认钢丝绳参数：记录钢丝绳直径、结构、捻向、绳芯类型、表面状态及额定性能参数。
- 确定试验条件：依据标准或技术协议确定轴向载荷、试验轮直径、循环方式、运行速度和终止条件。
- 试样制备：截取满足装夹和有效试验长度要求的试样，避免在取样过程中损伤绳体。
- 外观检查：记录试样初始断丝、磨损、锈蚀、润滑及表面状态。
- 安装试样：按照规定路径将钢丝绳安装在疲劳试验系统中，并施加规定张力。
- 启动循环：使试样按照设定条件进行连续反复弯曲。
- 阶段检查：在规定循环节点检查断丝、磨损、直径变化及结构异常。
- 达到终止条件：当达到规定循环次数、断丝数量或其他失效判据时停止试验。
- 数据分析：整理循环次数、断丝发展和失效位置，评价钢丝绳弯曲疲劳性能。
五：第三方试验服务
钢丝绳弯曲疲劳项目的试验时间和方案差异较大，同一种钢丝绳在不同载荷和轮径条件下可能得到完全不同的寿命结果，因此送检前需要明确实际评价目标。
典型委托信息包括：
- 钢丝绳规格和结构；
- 公称直径及产品用途；
- 执行标准；
- 目标轴向载荷；
- 试验轮直径或D/d要求；
- 循环速度和目标循环次数；
- 允许断丝数量或终止条件；
- 是否需要阶段性断丝统计和外观记录。
对于对比验证项目，应保证不同样品采用相同试验轮、载荷、循环速度、安装方式和终止判据，否则不同样品寿命数据缺少直接可比性。
六：疲劳寿命分析
循环寿命
达到规定失效条件时的循环次数是钢丝绳疲劳评价的重要指标。若用于产品比较，应同时明确失效判据，例如首次断丝、达到规定断丝数量或无法继续运行，否则单独给出循环次数容易产生误解。
断丝发展规律
钢丝绳疲劳通常存在从无明显损伤到少量断丝，再到断丝快速增加的过程。记录首次断丝循环次数以及后续断丝增长速度，可以判断产品在疲劳寿命不同阶段的损伤特征。
断丝位置
断丝集中于反复绕过试验轮的弯曲区域，通常与循环弯曲应力有关；如果断丝大量集中在夹持部位或其他非有效区域，则需要排查试验装夹、张力分布及局部应力集中。
D/d与寿命关系
试验轮直径D与钢丝绳直径d的比值是弯曲疲劳的重要条件参数。比较不同试验报告时，应同时核实D/d、载荷和循环条件，而不能只比较最终循环次数。
磨损与疲劳的耦合
钢丝绳在弯曲过程中还存在钢丝之间以及钢丝与轮槽之间的相对运动。表面磨损可能减小钢丝有效截面积并形成应力集中，因此疲劳寿命分析应结合断丝和磨损特征共同判断。
七：总结
钢丝绳弯曲疲劳试验的核心是按照规定载荷、轮径和循环条件，使钢丝绳持续经历反复弯曲，并通过循环次数、断丝发展和结构变化评价耐久性能。当前开展相关国家标准试验应关注GB/T 12347-2025的新版本要求。对于钢丝绳选型和产品比较，必须保持载荷、D/d、速度以及失效判据一致，才能获得具有工程意义的疲劳寿命数据。
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