针对D1钢车轮,分别进行了拉伸力学性能、疲劳耐久性强度及S-N关系、断裂韧度和疲劳裂纹起裂门槛值4方面试验及表征研究,主要成果如下(1)应用正态分布测试和表征了D1钢车轮轮辋、轮辐和轮毂3部位的概率拉伸力学性能；采用扫描电镜(SEM)进行断口观察,揭示了单调拉伸失效具有韧性断裂的物理特征。(2)应用Zhao-Yang极大似然法测试和表征了D1钢车轮轮辋、轮辐材料的概率疲劳耐久性强度；采用Zhao协同概率外推法,确定了材料包含超长寿命范围的概率S-N关系曲线；采用扫描电镜(SEM)进行断口观察,揭示了试样疲劳损伤的物理特征；比较分析表明D1钢的抗疲劳能力优于EN13262中的R7T钢。(3)应用正态分布测试和表征了D1钢车轮轮辋、轮辐和轮毂3部位的概率断裂韧度；采用扫描电镜(SEM)进行断口观察,揭示了材料紧凑拉伸断裂的物理失效特征。(4)应用Zhao等局部疲劳裂纹扩展率-应力强度因子(da/dN-△K)关系推演法,按照门槛值的定义,确定给定da/dN下的门槛值AKth数据,应用正态分布描述△Kth数据,测试表征了D1钢车轮轮辋、轮辐和轮毂3部位的概率疲劳裂纹起裂门槛值；采用扫描电镜(SEM)进行断口观察,揭示了试样疲劳裂纹开展过程的物理特征。有关研究为进一步开展车轮疲劳可靠性分析与裂纹安全性奠定了基础。该项研究得到国家自然科学基金资助项目(U1334204)、铁道部科技发展计划重大项目(2009J015,2013J008-C)的资助。