随着铁路运输不断向高速化与重载化方向发展,铁路车辆在发展过程中所面临的问题日益增多且越来越复杂,而轮轨滚动接触疲劳就是其中之一。由于铁路车辆在运行过程中,车轮踏面难免发生损伤,踏面损伤后,通常会在车轮表面形成缺陷,若不及时处理,表面缺陷可能加剧车轮的滚动接触疲劳损伤。然而,在车辆运行过程中,车轮材料对表面缺陷的敏感程度以及表面缺陷对车轮材料滚动接触疲劳裂纹萌生扩展的影响是难以知晓的,因此,有必要对含表面缺陷车轮钢的滚动接触疲劳损伤行为进行研究。考虑到实际车轮表面缺陷是经过一定滚压之后才出现,故本文研究表面缺陷对预滚压车轮钢滚动接触疲劳损伤的影响,以确定导致车轮材料发生滚动接触疲劳损伤的临界缺陷尺寸以及车轮材料表面缺陷处疲劳裂纹萌生扩展规律。本文首先通过钻孔设备在直径为59.82 mm,宽度为5 mm的新车轮圆盘试样表面,预制深度与直径均为200μm的孔状缺陷,在接触载荷为1200 MPa,滑移率为-0.3%的油润滑条件下,进行中断试验,研究预滚压对表面缺陷的影响。然后在预滚压车轮圆盘试样表面,预制深度为200μm,直径为100-500μm的孔状缺陷,以同样的试验条件,进行滚动接触疲劳试验,研究表面缺陷对预滚压车轮钢滚动接触疲劳损伤的影响。最后通过有限元模拟含表面缺陷的轮轨圆盘对滚,计算缺陷附近的应力状态,并采用临界距离理论与多轴疲劳模型相结合的方法,对含表面缺陷车轮模型的危险点进行疲劳损伤评估。研究结果表明,新车轮钢试样进行预滚压后,试样表面抵抗塑性变形能力提高,表面缺陷尺寸减小困难,当新车轮试样预滚动6万周次后,表面塑性变形趋于稳定。引发预滚压车轮钢试样滚动接触疲劳损伤的临界缺陷尺寸为100-200μm,当表面缺陷引发车轮试样表面剥离时,造成剥离的疲劳裂纹萌生于缺陷中部。结合有限元仿真,得到缺陷中部应力集中最为显著,且随着缺陷尺寸从100μm增加到500μm,应力集中现象越严重,车轮试样的滚动接触疲劳寿命越低。此外,采用临界距离理论与FS多轴疲劳模型结合的方法,可以较好评估含表面缺陷车轮钢的滚动接触疲劳损伤行为。