航空发动机主轴轴承作为主机的核心部件,其服役环境复杂恶劣苛刻。现代航空发动机主轴轴承要求工作温度超过300℃,同时能够保证在高转速、重载荷下长时间工作,这些对航发主轴轴承的可靠性与寿命性能提出了高要求。随着动力学及结构优化设计的日趋完善,轴承材料性能优化逐渐成为提升主轴轴承服役性能的关键。其中,高温轴承钢克服了传统轴承钢因相变温度较低在高温环境下容易热软化的劣势,其相变温度超过800℃,被广泛应用在主轴轴承中。微观组织夹杂包括微观组织、第二相颗粒(夹杂)以及微观缺陷(大块夹杂、孔隙、裂纹)。其中,第二相颗粒阻碍微观组织的位错滑移运动,强化了高温轴承钢的性能,但其热处理或锻造过程中可能形成大块状或条状夹杂而诱发微裂纹萌生,不利于高温轴承钢的抗疲劳性能,并引起微观组织发生塑性流动与局部过热,因此考虑微观组织夹杂有助于剖析高温轴承钢的滚动接触疲劳行为。本文结合高温轴承钢横截面的实测微观组织夹杂图像数据,通过图像重构实现微观组织夹杂的几何特征提取,提出一种高效的微观组织夹杂混合重构方案,并基于ANSYS建立晶格有限元模型VFEM。考虑表面形貌、润滑状态、工况条件、动态接触热等外部因素,分别研究了高温轴承钢的等温及高温弹塑性接触疲劳行为,涉及高温轴承钢疲劳寿命的估计以及碳化物夹杂脆断失效的模拟,并分析了微观组织夹杂局部过热的状态。结果表明,硬质、体积分数大、形状平滑、分布均匀的碳化物夹杂有利于提升高温轴承钢的抗疲劳性能,但碳化物夹杂硬质比例及体积分数增加不利于高温轴承钢性能的稳定,因此需要结合高温轴承钢的使用用途及可靠性要求综合考虑。同时,当润滑条件或粗糙表面不佳时,近表层碳化物夹杂发生脆断失效,降低高温轴承钢的抗疲劳性能,并引起接触区附近发生局部过热,因此需要重点控制轴承部件接触面的表面形貌以及润滑状态。本文提出了一种结合轴承工况、润滑状态、材料特性、动态接触热的交互设计思路,为航空工业中材料热处理、无损探伤质量控制、高温轴承钢基础数据库提供了理论指标。