车轮作为列车行走部的重要部件,是车体与钢轨之间接触的唯一部件。在列车运行中蠕滑不可避免,车轮的蠕滑性是造成轮轨滚动接触不连续或不均匀磨耗的主要成因之一。当车轮磨损严重时,会导致车轮踏面凹凸不光滑,继而影响列车运行的平稳性和舒适性,而重载列车对车轮具有更严重的损伤,甚至会导致车轮断裂造成重大的安全事故。因此,将滑差率作为重载列车车轮研究中的重要变量具有很高的研究价值。论文通过试验与仿真来研究重载列车车轮的摩擦磨损特性。利用GPM-40试验机进行CL70车轮钢在不同滑差率下的摩擦磨损试验,并采用动力学分析软件Ls-dyna进行了不同尺度下的轮轨接触区域动力学仿真,对车轮的接触表层应力进行分析,具体工作及结论如下:设计不同滑差率下的轮轨摩擦磨损试验,研究滑差率对车轮表层组织演变与性能变化的影响。试验结果表明:在车轮接触面出现了塑性变形和少许压溃,但没有产生过大的损伤损坏;而滑差率对车轮的磨损量与摩擦系数影响不大。在硬度方面,滑差率会加快车轮钢的硬化速度。通过分析车轮钢的内部组织照片发现,滑差率的增加会导致车轮表层的塑性变形层厚度也随之增加。以先整体分析到局部细化分析作为仿真研究思路,研究轮轨接触过程中形变层的应力分布规律。建立实际运行的轮轨接触仿真模型,以探究轮轨接触部位应力应变的范围以及最大应力的位置;建立摩擦磨损试验仿真模型,以探究车轮表层应力特性及分布规律,;建立轮轨试样局部接触仿真模型,以探究滑差率对车轮表层剪切应力的影响。综合试验与仿真研究结果表明:车轮的最大应力处出现在接触面的最表面,此区域中组织碎化最为明显,微观硬度处于峰值;最大剪切应力出现在接触面的次表面,此区域中微观硬度出现短暂的平台现象。从车轮接触面至心部,应力呈现由大至小的趋势,车轮内部组织也由碎化变为基体组织。滑差率的增加会导致剪切力斑极小距离的上移,而剪切力斑的上移与试验中塑性变形层厚度增加与硬度滞留现象也有着密不可分的关联。