钢轨作为铁路运输系统中的重要组成部件，其质量和性能直接影响铁路运输的安全和效率，随着我国铁路系统的逐渐提速以及高铁的迅猛发展，发生在铁路轨道系统中的疲劳磨损失效越来越严重，为降低铁路运营的成本，保证列车的行车安全，我们理应对钢轨的疲劳磨损及其相关问题进行深入的研究。根据以往的实验结果，通过激光仿生熔凝技术强化材料表面，使其形成单元体与基体软硬相间的仿生耦合结构，研究当单元体的截面形态和单元体形状发生变化时，仿生试样疲劳磨损性能的改变，以及相同的形态耦元时，单元体间距的变化对仿生试样疲劳磨损性能的影响。研究结果表明：激光熔凝加工仿生试样过程中，单元体熔池快速冷却自淬火形成位错密度极高的马氏体组织，其抗塑性变形能力强并能阻碍疲劳裂纹的扩展，而且由于单元体的存在会使仿生试样内的应力向单元体处集中，从而减小基体处承担的应力值，降低基体处的疲劳损伤程度，因此仿生耦合试样的抗疲劳磨损能力大幅提高。单元体的截面形态中的深度是影响仿生试样的抗疲劳磨损性能的主要因素，当仿生试样单元体的深度增大时，材料的耐磨损性能趋向于增强。具有网格状单元体的仿生试样的抗拉强度和屈服强度均大于条纹状、点状单元体的仿生试样，且由于仿生试样表面单位面积内单元体所占的比例越大时，单元体处应力集中的程度越高，相应的其基体处承担的应力越小，因此网格状单元体的仿生试样疲劳磨损后的失重量最小，点蚀程度最轻，对材料抗疲劳磨损性能的提高作用最大。当仿生试样的形态耦元相同时，仿生试样的抗疲劳磨损性能随单元体间距的减小呈先增强后减弱的趋势，在期间存在一个最优值，即当仿生试样表面单元体的横向间距为5mm、纵向间距为4mm时，仿生试样具有最优的耐磨损性能，当大于或小于此最优值时，试样的抗疲劳磨损能力会有所降低。