随着国民经济的发展，国家铁路十一五规划中“四纵四横”客运专线建设的提出，铁路运输，尤其是高速铁路建设的重要性越来越突出。相对于发达国家，我国的高速铁路相关技术还很欠缺。现阶段一些准高速区段在试用时已经出现了以前不曾遇到过的问题，其中特别是钢轨滚动接触疲劳裂纹的出现而带来了安全隐患。例如，我国在广深线上就发现了踏面斜裂纹导致钢轨横向断裂。因此，对钢轨的疲劳裂纹萌生、扩展情况进行分析研究，具有十分重要的社会意义及经济意义。 本文利用现有的疲劳试验机，设计相应的夹具，进行了大量弯矩作用下的钢轨疲劳试验研究。通过改变载荷幅值，载荷加载速率这些影响钢轨疲劳性能的参数，同时结合光学显微镜(OM)、显微硬度仪、扫描电子显微镜(SEM)对实验结果进行分析研究，研究了弯矩作用下的钢轨疲劳性能。论文通过研究得出了以下几个重要结论： 1、研制了相应的试验装置。实现了法向载荷的加载，真实模拟了与钢轨安装形式相同条件下的弯矩作用时的钢轨受力情况，为研究奠定了实验基础。本试验装置可以在控制载荷的模式下工作，可以改变载荷幅值和载荷加载速率试验这两种参数，因此能模拟真实的法向载荷加载情况。实验结果有很好的可比性和重现性。 2、静态载荷加载与动态载荷加载所产生的裂纹扩展具有较大的区别。静态载荷产生的裂纹在扩展时，扩展途径会产生比较大的突然改向；而动态载荷产生的疲劳裂纹在整个传播过程中方向比较稳定。 3、加载速率对裂纹萌生与扩展的影响对于不同材料有所不同。PD3材料较U71Mn材料对加载速率更敏感些。也就是说在相同载荷幅值，不同加载速率条件下PD3材料中产生的疲劳裂纹区别较大，而U71Mn材料不明显。 4、PD3材料与U71Mn材料在弯矩作用下表现出了不同的疲劳性能。PD3钢轨在低循环次数下就产生了较明显的裂纹，而U71Mn材料在同样循坏次数下没有疲劳裂纹产生，具有比较好的抗疲劳性能。