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轮轨接触疲劳是指轮轨接触过程中,在接触区,由于车轮对钢轨的循环力作用,使得钢轨表面或次表面形成微裂纹,随后微裂纹扩展,导致钢轨表面大块剥离,甚至发生断裂。随着铁路客货运量的增大和列车运行速度的提高,轮轨接触疲劳破坏变得越来越严重,直接威胁行车安全。因此,对钢轨表面疲劳裂纹进行研究,能够更加清晰的认识钢轨的疲劳断裂机理,进而改进钢轨的抗疲劳性能,延长钢轨的使用寿命；这样既能减少经营成本,又能降低运行风险。本文通过有限元分析软件ANSYS,对含表面裂纹的轮轨接触疲劳问题进行研究。首先研究ANSYS求K因子的原理并验证其计算结果的正确性,随后分析轴重、摩擦力、摩擦系数、裂纹角度等因素对裂纹扩展的影响。本文研究主要得出如下结论：1、在线弹性范围内,ANSYS计算K因子的精确度可以达到99.9%；当裂纹尖端的屈服范围很小时,属于小范围屈服,则此时塑性区的影响可忽略不计。2、以赫兹理论的接触压力为基础,分析轮轨接触疲劳问题时,存在适用范围小、计算结果偏大、误差累计等缺点；而有限元法的接触压力不仅可以解决比较复杂的轮轨接触疲劳问题,计算结果精度也较高。3、钢轨表面疲劳裂纹属于张开型和滑开型同时存在的复合型裂纹；当接触斑压在裂纹上时,裂纹闭合,接触斑趋近或离开裂纹时,裂纹张开；裂纹发生张开型破坏的最危险位置基本都发生在接触斑边缘位置。4、随着轴重的增加,应力强度因子KI呈增加趋势；而对于KⅡ,不考虑摩擦力时,K1约为KI的5%,纯滚动时,KⅡ约为KI的20%,全滑动时,KⅡ约为KI的55%,也就是摩擦力的存在,大大加剧了轮轨接触疲劳,但是摩擦力的影响往往依赖于轴重。5、当裂纹与钢轨表面的夹角大于75。时,裂纹以张开型为主；在30。～75。之间时,KI、KII的值相差不大,此时钢轨表面裂纹的疲劳扩展由两者共同控制。随着裂纹角度的增加,KI增加而KII减小,其中,裂纹扩展速率最快的方向约为60°。