车轴是高速列车走行部中重要的承载部件,异物冲击缺陷问题会严重地影响到车轴的疲劳性能,进而对列车的安全运行造成威胁。为了对“异物冲击缺陷对高速列车空心车轴疲劳性能的影响”进行细致地分析,本文以30NiCrMoV12和EA4T材质的高速列车全尺寸空心车轴作为研究对象,结合多种研究方法,对车轴表面缺陷进行多角度分析,同时对含缺陷车轴的安全性和可靠性进行全面的评估。本文的主要工作如下:（1）对现场的反馈和文献查阅结果进行总结,分析车轴表面缺陷的特点和分布规律。对车轴试样进行缺陷预制并使用光学轮廓仪进行扫描和测量,对各类型缺陷的关键数据进行多维度分析。结果发现,除圆弧缺陷较为平缓,其余类型的缺陷均存在明显的塑性变形和材料堆积等情况,同时外形和尺寸存在较大差别。（2）根据欧洲标准EN13103分别对CRH5和CRH3的车轴进行有限元加载分析,发现最高轴向拉应力均发生在轴身裸露区域,存在异物冲击与轴向拉应力耦合作用的可能。对不同类型冲击缺陷的叠加应力场进行分析,结果表明:圆锥缺陷边角处虽具有较高的拉应力,但缺陷底部集聚着较高的残余压应力,有效减缓了疲劳破坏的发展;四棱锥缺陷不仅具有较高的拉应力,同时高拉应力区域的面积也相对较大。相比于EA4T车轴钢,30NiCrMoV12材质在遭受相同的冲击后,会产生更高的残余拉应力。（3）使用改进后的小子样升降法,对各试样组进行模拟车轴运行受力状态的旋转疲劳试验,使用P-S-N曲线对试验数据进行拟合并计算各试样组的疲劳极限值。根据结果可知,相同冲击载荷的情况下,四棱锥冲击缺陷和轴向划痕均会对车轴钢试样的疲劳极限造成较大的不利影响,但是圆弧缺陷和圆锥缺陷却影响较小。同为980N冲击载荷的四棱锥缺陷,相比于30NiCrMoV12车轴钢,EA4T材质的疲劳极限下降比例相对较小。（4）将含缺陷车轴试样的疲劳极限推广到全尺寸车轴,依据铁标TB/T2705-2010对其进行安全判定并建立预测模型。根据预测结果可知:四棱锥缺陷和轴向划痕对车轴材料的疲劳性能影响较大,其他类型的缺陷则相对安全。同时经计算可知,含四棱锥冲击缺陷的30NiCrMoV12和EA4T全尺寸车轴的安全容限深度分别为93.7μm和90.2μm。（5）采用El-Haddad公式对Kitagawa-Takahashi图进行修正,查看不同类型缺陷的短裂纹安全加载区域。在车轴应力谱的等效应力作用下,使用修正后的Paris公式得到30NiCrMoV12材质车轴的短裂纹扩展寿命为4606.14km,而EA4T车轴则为5690.2km;尽管前者的疲劳极限、屈服极限等相关参数优于后者,但在短裂纹扩展阶段30NiCrMoV12材质却更容易出现破坏。（6）采用Miner公式并结合列车运行过程中车轴的应力谱,对含四棱锥缺陷的两种材质的车轴进行超高周寿命预测分析,经计算发现均满足寿命为25-35年的设计要求。由此可知铁标中给出的轴身许用应力相对保守,认为在标准制定前考虑了更多列车运行中的相关影响因素。