由于高速铁路轮轨磨耗相对较小,轮轨表面滚动接触疲劳成为其主要损伤形式,对其的研究已成为轮轨关系中一个至关重要的课题。因此,研究轮轨材料表面疲劳裂纹的形成机理与演变规律,有助于现场轮轨材料表面疲劳损伤的预防,减少轮轨材料表面疲劳损伤而引发的各种问题。利用WR-1轮轨滚动磨损试验机在干态下开展轮轨材料表面疲劳损伤实验,借助电子天平、硬度仪、数码显微镜、光学显微镜、激光共聚焦扫描显微镜和扫描电子显微镜等手段,分析了干态下影响轮轨材料表面疲劳裂纹萌生和扩展的因素,阐明了轮轨材料表面疲劳裂纹的形成机理与演变规律。论文研究得出的主要结论如下：(1)随垂向力、横向力和冲角增加,车轮试样磨损率增大,表面塑性变形层厚度增加。随循环次数增加,轮轨试样磨损率和表面硬度均趋于稳定,表面塑性变形层厚度增加。随实验后期垂向力和冲角增加,轮轨试样磨损率增大,表面塑性变形层厚度增加,表面硬度降低：随实验后期垂向力和冲角减小,轮轨试样磨损率降低小,表面塑性变形层厚度降低,表面硬度增加。(2)垂向力、横向力和冲角对车轮材料表面疲劳裂纹的萌生与扩展有明显影响；随垂向力、横向力和冲角增大,车轮材料表面疲劳裂纹越容易萌生扩展；大冲角工况下斜线状表面疲劳起皮萌生扩展明显；不存在冲角的工况下,车轮试样无斜线状表面疲劳起皮剥落损伤。(3)轮轨材料在周期性的循环载荷作用下萌生微裂纹并扩展成不同的表面疲劳损伤形貌；钢轨试样斜线状表面疲劳裂纹沿与剪切合力垂直的方向扩展,车轮试样疲劳起皮剥落沿着剪切合力方向向前扩展。(4)随实验后期垂向力增加,轮轨材料表面疲劳损伤均减轻：随实验后期垂向力减小,钢轨试样表面疲劳损伤加重而车轮试样表面疲劳损伤减轻。随实验后期冲角增加,轮轨材料表面疲劳损伤减轻；随实验后期冲角减小,轮轨材料表面疲劳损伤加重。(5)钢轨试样表面形成疲劳裂纹损伤后沿深度方向扩展的角度较大,车轮试样裂纹萌生后大多沿平行于滚动方向或折向材料表面扩展。实验后期垂向力增加使轮轨材料在同一接触区域内萌生大量表面裂纹与次表层裂纹并互相连接贯通；实验后期冲角变化使剖面裂纹在扩展过程中发生多次转向。(6)随循环次数增加,磨屑尺寸呈先增大后减小的趋势。磨屑随实验后期垂向力和冲角增加而尺寸增大。