固体薄膜能够显著改善摩擦表界面的润滑状态,在高端轴承领域具有广阔的应用前景。特别是硬质固体润滑薄膜具备良好的表面减摩、抗磨性能,为苛刻工况条件下滚动轴承的性能提升提供了重要技术手段。然而,由于表面加工及薄膜制备技术的限制,硬质薄膜与弹塑性基体组成的膜基系统容易发生薄膜断裂、界面分层及基体塑性变形等损伤失效,严重阻碍其在工程实际中的应用。本文以低速重载条件下的滚动轴承硬质固体润滑薄膜为研究对象,旨在开展以界面分层为重点的膜基系统损伤失效行为研究,从而为滚动轴承固体润滑相关的摩擦学设计及其工程应用提供理论指导。首先,采用轴承拟动力学法对典型工况条件下滚动轴承的接触特性进行了分析,并结合半解析法研究了点接触条件下粗糙形貌对膜基系统外载特性的影响。采用纳米压痕、微米划痕等测试方法结合有限元法（Finite Element Method,FEM）及扩展有限元法（e Xtended Finite Element Method,XFEM）等数值分析方法,对局部高接触应力下弹塑性钢基体上硬质类金刚石（Diamond-like Carbon,DLC）薄膜的承载及损伤失效行为进行了研究,考虑了基体塑性变形对薄膜断裂损伤失效行为的影响,并对包括薄膜的断裂强度、断裂韧性及界面的结合强度、临界界面能释放率等在内的膜基系统本征材料属性进行了分析表征。然后,建立了弹塑性基体上硬质薄膜球形压痕测试分析模型,对加载过程中膜基系统的承载状态及外载作用规律进行了全面分析研究,探讨了膜基系统潜在的损伤失效行为,揭示了其深层次的作用机制。在此基础上,采用内聚力模型（Cohesive Zone Model,CZM）和扩展有限元法（XFEM）分别对界面的分层和薄膜的断裂等损伤失效进行了数值模拟分析,并对两者之间的相互影响及竞争性失效行为进行了研究,分析了膜基系统的极限力载行为,获取了其性能边界,揭示了界面结合参数、薄膜材料参数及几何参数等对膜基系统损伤失效行为的影响及作用规律。随后,以深沟球轴承为载体,以典型DLC硬质固体润滑薄膜为研究对象,结合轴承拟动力学分析结果,建立了膜基系统的等效接触有限元分析模型,对具有不同材料属性、表面特征的膜基系统的承载响应进行了分析,着重探讨了单粗糙峰接触产生的影响。在此基础上,基于循环内聚力模型（Cyclic Cohesive Zone Model,CCZM）建立了考虑界面疲劳的膜基系统损伤失效分析模型,研究了循环载荷作用下的疲劳极限应力、表面摩擦系数、载荷作用次序、粗糙接触形貌等因素对界面承载及疲劳损伤行为的影响,从而建立了涵盖早期异常失效分析和界面疲劳损伤预测的全周期滚动轴承固体润滑薄膜设计及评估方法。最后,在轴承滚道表面制备了多层复合结构的DLC固体润滑薄膜,并采用试验研究与仿真分析相结合的方法获取了薄膜的断裂强度及界面的结合强度和临界界面能释放率等材料参数。通过启动摩擦力矩、运转摩擦力矩及工况模拟寿命等测试对制备的固体润滑轴承开展了承载性能及耐久性试验研究,结合测试结果对试验轴承主承载区膜基系统的承载状态及损伤失效行为进行了分析,研究了低速重载条件下,粗糙表面形貌对膜基系统承载及疲劳损伤失效的影响及作用规律。