疲劳是引起工程结构和构件失效的主要原因,在各种失效行为中约占50%~90%。随着我国铁路运输速度的提升和载重量的增加,铁道车辆各部件因疲劳失效造成的事故时有发生,车轴作为承受机车车辆质量的关键部件,往往处于多种不同载荷模式交替或复合作用下,以往针对车轴材料疲劳性能的研究,多以轴向拉压和旋转弯曲这两种载荷形式为主,而对于扭转载荷形式对车轴疲劳行为的影响一直鲜有研究。因此,以铁道车辆常用车轴材料LZ50钢为对象,研究其在扭转载荷作用下的疲劳短裂纹行为,对开展车轴的可靠性管理和安全性评价具有重要意义和价值。本文围绕LZ50车轴钢在扭转载荷形式下的疲劳短裂纹行为,开展了以下工作:1.开展了LZ50车轴钢材料金相试验,表明铁素体和片层珠光体是该材料的基本金相组织,铁素体和珠光体沿车轴轧制方向表现出周期性间隔分布特征。2.完成了LZ50钢在扭转载荷形式作用下的疲劳短裂纹复型试验,观察结果表明,扭转载荷形式下短裂纹萌生于铁素体晶粒内部,在剪切应力作用下沿着轴向扩展,达到一定长度后开始分叉,转而沿周向扩展并连接,直至试样断裂。短裂纹扩展过程中,扩展率出现了两次显著降速,第一次为遇到铁素体晶界障碍,第二次为沿轴向扩展到一定长度后,遇到珠光体晶界障碍。3.完成了对扭转疲劳试样断口形貌观测,在扭转载荷作用下,疲劳断口剪切磨损形貌和拉压涟波状形貌共存,同时又具有两者结合的过渡形貌,瞬断区为正应力作用下的韧窝状断口。4.对扭转载荷形式下短裂纹的主导有效短裂纹尺度、寿命分数进行了分析,确定了极小值分布(EMVD1)为两个特征统计参量的良好假设分布。5.采用考虑多微观组织结构障碍阻滞效应的短裂纹扩展率模型,对试验数据进行拟合,获得了较好的拟合效果,反映了两种微观组织结构障碍对短裂纹扩展率的影响。