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随着铁路运输高速化与重载化的快速发展,列车车轴疲劳损伤问题变得日益严重,对车轴材料进行激光冲击强化是一种提高疲劳性能的先进技术手段。因此,开展激光冲击强化LZ50车轴钢疲劳性能研究,对延长车轴服役寿命,提高列车运行安全具有十分重要的理论和技术指导意义。论文对车轴试样轮座进行激光冲击强化处理,研究了激光能量和冲击次数对车轴试样表面硬度、残余应力及硬化层深度的影响;通过旋转弯曲疲劳试验优化了最佳激光冲击强化工艺参数;通过不同载荷水平下的车轴试样旋转弯曲疲劳试验研究了激光冲击强化前后车轴S-N曲线的变化规律,最后利用ANSYS nCode软件分析了激光冲击强化对车轴疲劳寿命的影响。论文研究得出的主要结论如下:（1）激光冲击强化后LZ50车轴钢试样表面硬度、表面残余压应力和疲劳寿命显著提高。相同激光能量下,冲击次数增加,表面硬度和表面残余应力增大,疲劳寿命降低;相同冲击次数条件下,激光能量增加导致表面硬度和残余应力增大,疲劳寿命降低;激光能量为5.4J、冲击1次工况下,LZ50车轴钢试样具有最佳的疲劳性能。（2）激光冲击强化和未强化LZ50车轴钢试样断口形貌特征相似,疲劳裂纹源呈多源性;在裂纹扩展区域观察到大量准解理小面,属于脆性穿晶断裂,瞬断区内出现大量韧窝和二次裂纹。（3）在最优激光冲击强化参数下,对LZ50车轴钢试样进行旋转弯曲疲劳试验,获得了激光冲击强化前后LZ50车轴钢试样的S-N曲线,其激光冲击强化后疲劳极限为168.4MPa,较未处理车轴试样增加29.2%。（4）利用ANSYS nCode软件对激光冲击强化实物LZ50车轴钢进行了疲劳寿命仿真分析,结果表明:15t轴重下LZ50车轴钢疲劳寿命为1.993×1014次循环,较未强化车轴增加约10%。