盘式制动器是海洋钻井绞车制动系统的核心部件，其在制动工作时由于热疲劳而出现裂纹甚至断裂，因此开展海洋钻井绞车盘式制动器热疲劳失效机理研究，对确保钻井作业人员和设备的安全具有重要的意义。本文以水冷盘式制动器为研究对象，运用有限元的方法研究了水冷盘式制动器的热-机耦合特性，并以此为基础分析了制动盘热疲劳裂纹形成机理。论文的主要研究内容及创新工作如下：(1)阐述了论文研究的基础理论，包括摩擦生热理论、热传导理论和热-机耦合分析理论，给出了温度场热传导的有限元求解方法和热-机耦合条件下温度场与应力场的有限元描述。(2)根据水冷盘式制动器结构特点，建立了制动系统的热-机耦合理论分析模型，并确定了其热分析的初始条件和边界条件。利用Pro/E软件建立了制动系统实际尺寸三维建模，利用有限元前处理软件Hypermesh对其进行网格划分，并运用非线性有限元分析软件ABAQUS建立了制动器的热-机耦合分析模型。(3)根据海洋钻井绞车的紧急制动工况和连续制动工况各自的特点，运用ABAQUS软件，分别对两种工况进行了数值模拟，得到了制动盘温度场和应力场的分布特性和变化规律，并通过改变工况参数和材料参数等方式，研究了温度场和应力场的影响因素。(4)基于制动过程的热-机耦合分析结果，分析了水冷式制动盘的失效机理，并确定了制动盘的危险部位和载荷谱，应用局部应力应变法建立制动盘热疲劳寿命预测模型，分析了不同制动形式下制动盘热疲劳寿命和影响因素。研究表明：在制动过程中，制动盘的温度场与应力场是相互耦合的，较大的制动盘比热容、导热系数大和较低的热膨胀系数、弹性模量有利于降低制动盘温度极值和应力极值；冷却水速度越大对制动盘的冷却效果越明显，但当速度达到一定数值时，冷却效果就不再非常明显；在节点的三向应力中，周向应力是产生表面裂纹的主要分量；下钻速度是影响制动盘热疲劳寿命的主要因素。