建立理論模型分析高速鋼軌疲勞裂紋的形成機制。利用高速列車/軌道系統耦合動力學模型，分析不同機車車輛高速通過曲線時，輪軌作用點位置；利用輪軌三維非Hertz滾動接觸理論確定輪軌接觸斑作用力的分布，包括切向力和方向、粘滑區的大小和分布；建立彈塑性有限元計算模型，分析塑性應變的累積規律，考慮棘輪效應導致微裂紋；對表面裂紋形成與發展過程中考慮磨損率的影響作用，研究鋼軌接觸疲勞裂紋的形成機制。利用大型輪軌模擬試驗臺再現鋼軌接觸疲勞裂紋形成現象，了解接觸疲勞裂紋的形成規律與影響因素，驗證理論分析結果。建立滾動磨損率與疲勞裂紋形成耦合關系曲線圖。研究滾滑比、循環次數、軸重、曲線半徑等參數對模擬鋼軌表面微裂紋形成的影響作用。模擬高速鐵路的應用工況，試驗研究鋼軌材料抗接觸疲勞損傷的性能，研究高速鐵路鋼軌材料的選材原則。提出抑制和避免嚴重滾動接觸疲勞裂紋形成的有效措施。

鋼軌波磨是目前我國高速客運專線線路鋼軌的主要病害，直接關系到高速鐵路的運營安全。鋼軌打磨技術作為線路軌道養護維修的重要手段，其在高速鋼軌的打磨理論及應用研究是當前亟需解決的課題。 項目針對我國高速鐵路鋼軌波磨這一主要病害和世界性難題，系統開展了高速鋼軌打磨技術理論及應用研究。主要研究內容如下：（1）跟蹤測試了高速鋼軌波磨和車輪多邊形磨耗的發展規律與形成機理；（2）分析了GMC-96B鋼軌打磨列車的振動特性，開展了鋼軌打磨列車動力學行為研究；（3）研究了高速鐵路鋼軌打磨型面設計及打磨模式，設計了波磨地段鋼軌打磨廓形設計方案，構建了高速鐵路鋼軌打磨工藝參數及打磨模板；（4）研究了高速鋼軌打磨過程中的界面行為，闡明了鋼軌高速打磨機理及參數優化；（5）開展了高速線路鋼軌打磨技術試驗研究，驗證了打磨對列車振動與噪聲控制的有效性，為制定高速鐵路鋼軌打磨技術標準提供了重要的技術支撐。 項目研究建立了高速鋼軌打磨列車動力學模型，設計了波磨地段高速鋼軌打磨廓形，優化了高速鐵路鋼軌打磨工藝參數及打磨模式，闡明了鋼軌高速打磨機理，揭示了鋼軌打磨廓形的輪軌關系容差性能，構建并完善了我國高速鐵路鋼軌打磨技術理論體系。研究成果在滬蓉高鐵渝利段、貴廣客專、成綿樂客專、蘭渝客專、成灌快鐵等高速線路上開展了鋼軌打磨試驗及應用。研究成果為延長高速鐵路鋼軌使用壽命及保障高速列車運行安全提供了重要的理論保障和維護技術。 項目發表（含接收）論文28篇，其中SCI論文11篇、EI論文7篇；申請發明專利2項（授權1項）、授權實用新型專利1項，登記軟件著作權1項；培養博士生2名、碩士生8名（優秀碩士論文2人），參加國際學術會議3人次、國內學術會議4人次；論文獲第七屆四川省博士專家論壇三等獎和四川省機械工程學會第二屆學術年會優秀論文二等獎。項目第一主研王文健榮獲第十三屆四川省青年科技獎并入選四川省學術和技術帶頭人后備人選。 2100433B

有記載的最早進行疲勞試驗是德國的W.A.艾伯特。法國的J.-V.彭賽列首先論述了疲勞問題并提出“疲勞”這一術語。但疲勞研究的奠基人則是德國的A.沃勒，他在19世紀50～60年代最早得到表征疲勞性能的S-N曲線并提出疲勞極限的概念。20世紀50年代P.J.E.福賽思首先觀察到疲勞過程中在滑移帶內有金屬薄片擠出的現象。隨后N.湯普孫等人發現這種滑移帶不易用電解拋光去掉，稱為“駐留滑移帶”。后來證明，駐留滑移帶常常成為裂紋源。1924年德國的J.V.帕姆格倫在估算滾動軸承壽命時，假設軸承的累積損傷與其轉動次數成線性關系。1945年美國M.A.邁因納明確提出了疲勞破壞的線性損傷累積理論，也稱為帕姆格倫-邁因納定律，簡稱邁因納定律。此后，斷裂力學的進展豐富了傳統疲勞理論的內容，促進了疲勞理論的發展。當前的發展趨勢是把微觀理論和宏觀理論結合起來從本質上探究疲勞破壞的機理。用概率統計方法處理疲勞試驗數據，是20世紀20年代開始的。60年代后期，概率疲勞分析和設計從電子產品發展到機械產品，于是在航空、航天工業的先導下，開始了概率統計理論在疲勞設計中的應用。

鋼軌波磨是目前我國高速客運專線線路鋼軌的主要病害，直接關系到高速鐵路的運營安全。鋼軌打磨技術是線路養護維修的重要手段，其在高速線路上的理論及其應用研究是當前亟需解決的課題。本項目擬在現場跟蹤測試我國高速輪軌表面狀態的基礎上，建立高速車輛軌道耦合系統動力學模型和高速線路鋼軌打磨列車動力學模型，研究高速輪軌磨耗與高速列車-軌道動力學性能之間的關系，提出適合我國高速線路的鋼軌打磨策略，包括打磨型面、打磨限值、打磨周期、打磨速度等，并得到實驗室和現場試驗的驗證，從而構建高速鋼軌打磨技術理論，為制定我國高速鋼軌打磨技術標準提供理論依據。本項目研究對確保我國高速鐵路長期運營安全和效益具有重大的理論與實際意義。