轮轨滑动接触是列车启动、制动时出现的一种接触状态,滑动接触造成的轮轨擦伤是一种典型的轮轨伤损,擦伤会增大轮轨接触力,恶化列车的运行环境,缩短列车-轨道结构的使用寿命等。在滑动接触过程中轮轨接触界面上的磨损、接触应力和摩擦热剧烈变化,并且之间相互影响、彼此耦合,其中轮轨接触面上产生的摩擦热如何在轮轨之间分配是一个很重要的研究内容,确定摩擦热分配比例以及进一步阐明磨损、接触应力和摩擦热之间的耦合关系具有十分重要的意义。本文将通过实验研究、数值计算和理论分析的研究方法,重点分析轮轨滑动接触过程中接触面上的热力耦合现象。本文开展的研究工作及主要成果如下（1）建立了考虑磨损的轮轨接触模型,并以此为基础建立了考虑磨损的轮轨滑动接触热力耦合方程。（2）详细阐述了本文所用的实验装置和实验原理,给出了实验试件的几何参数和热力学参数,并介绍了实验过程中所使用的测试设备。（3）建立了轮轨滑动接触磨损有限元模型,研究了轮轨磨损对接触面上压应力的影响,确定了接触模型中的未知参数。计算结果表明随着荷载和滑动速度的增加,接触面上的最大压应力逐渐减小,压应力变得更加均匀。对于三维轮轨接触,当磨损深度小于1mm时,接触斑仍保持为椭圆状,且轮轨接触斑的内侧更易磨损,接触斑上的压应力的变化规律与平面磨损模型是一样的。同时计算结果表明压应力均匀性指数随磨损深度的增加逐渐增大。（4）通过实验和数值计算获取了轮轨滑动接触时接触区域的温度值,并计算了滑动摩擦热在轮轨之间的分配比例,详细论述了接触界面上的传热机理。研究结果显示轮轨不同测点的温度时程曲线都有三个明显的变化阶段,在相同的深度处车轮测点的温度要高于钢轨上的温度,其原因与接触面的大小和接触面的传热有关。同时计算发现轮轨滑动接触面上的摩擦热并非按照1:1的比例在轮轨之间分配,而是进入到钢轨中的摩擦热要多于进入到车轮中的摩擦热,并且随着荷载、转速和接触时间的增大分配到车轮中的摩擦热比例有增大的倾向。另外计算结果显示不考虑磨损时获取的轮轨接触区域的温度偏高。（5）建立了三维轮轨滑动摩擦热力直接耦合有限元模型,采用了与温度相关的力学和热学参数,分析了轮轨接触区域的温度、应力、应变等,同时与不考虑摩擦热时的计算结果进行了对比。计算结果显示车轮接触面上节点的温度随滑动距离的增加一直处于升温状态,而钢轨表面滑动区域的节点温升曲线有明显的三个变化阶段,车轮和钢轨接触表面的温度很高,但是温度的影响深度小于3mm。通过与不考虑摩擦热模型的计算结果对比可以发现,由温度引起的Mises应力值可达最大Mises应力值的59%。轮轨之间的摩擦应力和钢轨表面的切向应变与竖向荷载、滑动速度和摩擦热密切相关并相互影响。（6）通过实验研究了不同接触条件下轮轨接触表面的伤损情况,并结合接触面上的机械效应和热效应从微观的角度分析了造成轮轨伤损的原因。结果显示滑动接触时车轮接触表面有明显的沟槽,在钢轨表面上黏着有大量微颗粒,并且有各种类型的伤损,特别的钢轨表面的裂纹尤为明显。同时结果显示滑动摩擦热对轮轨伤损有明显的影响。本文通过实验并结合数值计算分析了滑动摩擦热在轮轨之间的分配比例,详细研究了轮轨滑动接触过程中磨损、接触应力和摩擦热之间的耦合关系,并阐述了接触面上摩擦热传导过程及传导机理,本文的计算方法可行,计算结果可靠,可为进一步分析轮轨接触过程中的疲劳伤损以及类似问题提供参考。