车轮承受轮轨间的滚动接触疲劳载荷作用,一旦钢轨出现波磨会诱发轮轨接触应力变大,严重影响车轮寿命。所以,当钢轨波磨达到一定程度后需进行打磨,以消除波磨的不利影响。但目前对于钢轨打磨标准制定尚缺少科学的理论支撑。本文以CRH2高速列车发生剥离损伤的车轮为研究对象,试验分析了表层裂纹的演化特征,并结合其服役条件,开展了ABAQUS和FRANC 3D软件的联合仿真。本文探讨并揭示了钢轨波磨特征(波深和波长)对车轮表层裂纹扩展行为及车轮寿命的影响。论文的主要研究内容和取得的成果如下:首先本文通过调研了解了国内外关于钢轨波磨的主要特征因素及控制要求,明确了钢轨波磨对车轮滚动接触疲劳影响的研究现状,熟悉了现行钢轨打磨标准,确定了研究内容与研究方法。其次本文完成了CRH2高速列车车轮的剥离失效分析,阐明了表层裂纹在车轮内部的扩展行为,即裂纹弧线以裂纹源为中心逐渐向四周扩展;明确了剥离裂纹萌生位置,即距车轮踏面表层3mm左右。此外本文开展了车轮钢材料的性能测试,从而为构建仿真分析模型提供了数据支撑。然后本文基于ABAQUS软件探讨了波磨特征对车轮滚动接触应力影响,阐明了钢轨波磨特征对于车轮滚动接触应力的影响规律。当波磨波长不变时,随着波深的增加,车轮的滚动接触应力变大;当波磨波深不变时,随着波长的增加,车轮的滚动接触应力先变大后减小。最后本文利用FRANC3D软件并结合车轮剥离损伤失效分析结果,揭示了钢轨波磨特征对车轮内部裂纹扩展行为及车轮寿命的影响规律。当波磨波长不变时,随着波深的增加,车轮寿命减小;当波磨波深不变时,随着波长的增加,车轮寿命先减小后变大;车轮疲劳裂纹在滚动接触载荷作用下主要以Ⅱ型与Ⅲ型裂纹扩展为主,裂纹初始扩展阶段寿命占据全部扩展寿命的主要部分。上述仿真结果与试验结果一致。最终论文的研究成果对于制定钢轨打磨标准提供了一定的理论依据,同时也具有一定的工程应用价值。