制动盘作为轨道车辆制动装置的关键元件,直接关系到轨道车辆制动性能的好坏。行驶于高寒、风沙地区的轨道车辆制动盘出现严重磨粒磨损现象,不仅提高了维修成本也对轨道车辆的制动性能产生影响,增加制动隐患。本文以高速列车铸钢制动盘为研究对象,运用有限元仿真和实验相结合的方法对磨粒磨损过程的特性与机理进行分析研究。具体研究内容如下:(1)分析制动盘制动界面嵌入型磨粒的磨损机制;对磨损过程中单颗磨粒的几何形状进行简化,确定采用棱台形磨粒建立单颗粒磨粒磨损有限元模型。对所建立的有限元模型进行计算求解,检验模型的正确性,确保正确地描述磨粒磨损过程中材料表面发生的弹塑性变形以及切屑断裂。(2)对单颗粒磨粒磨损的过程进行仿真,研究与分析磨损过程中温度场与应力场的分布,在宏观方面,研究与分析磨损过程中磨损速度与磨损深度两因素对划痕两侧材料堆积高度、划擦力以及划擦温度变化的影响,在微观方面,研究与分析磨损速度与磨损深度两因素对划痕底部表层显微组织碎化层厚度变化的影响。(3)基于单一变量原则,设计磨粒磨损实验方案。采用立式数控铣床,进行制动盘材料单颗磨粒划擦实验,使用测力仪测量划擦实验过程中划擦力的数值,研究与分析不同实验参数下划擦力的变化规律。采用超景深显微镜对划痕形貌进行观测并导出划痕三位形貌图以及二维横截面曲线,研究与分析不同实验参数下划痕两侧材料堆积高度的变化规律;采用电子扫描显微镜对划痕底部表层显微组织进行观测,研究与分析不同实验参数下划痕底部表层显微组织碎化层的变化规律。论文将实验部分所得的划擦力、划痕两侧材料堆积高度以及划痕表层组织碎化层的变化规律与仿真计算所得规律进行对比,验证仿真计算结果的正确性。本文的结论对于揭示制动盘材料磨粒磨损的特性及机理具有一定的参考意义。