列车在高速运行过程中,车轴表面易受外物冲击而产生各种表面损伤,这将可能导致车轴在许用应力下于表面损伤处萌生裂纹,使车轴发生疲劳断裂,造成严重安全事故。本文针对具有高耐寒性、高强度和高韧性的CRH5动车组动力车轴,考虑车轴实际表面损伤,采用不同方法在车轴钢疲劳试样上制备不同类型和尺寸的损伤缺陷,探究各类损伤缺陷和损伤参数对车轴钢疲劳性能以及断裂机理的影响,为我国车轴的国产化提供一定数据参考。测试研究结果表明:CRH5动车组动力车轴材料为30NiCrMoV12中合金钢,车轴整体组织和力学性能具有良好均一性;光滑疲劳试样裂纹萌生于试样表面,以单裂纹源疲劳为主;环形缺口试样由于缺口根部应力集中,裂纹萌生于缺口根部,为多源疲劳。电火花、压痕和球体冲击损伤试样疲劳极限均随缺陷轴向投影面积的增大而减小;电火花缺口处应力集中以及缺口内部存在大量烧蚀坑,大量裂纹萌生于缺口内部烧蚀坑处,导致试样疲劳极限显著降低;人工压痕内部光滑,周围材料发生均匀塑性变形并产生应变强化,疲劳裂纹萌生于压痕底部和边缘应力集中处;球体冲击损伤在低速(80m/s)下与压痕相似,在高速(160m/s和220m/s)下,损伤缺陷几何参数离散性增大,且凹坑边缘材料发生严重塑性变形出现挤出失效、微缺口和微裂纹等微结构损伤,疲劳裂纹萌生于边缘微结构损伤处,疲劳极限相比于相同损伤几何参数下的人工压痕有更严重的下降;人工压痕和球体冲击导致的材料应变强化,同时凹坑内部光滑,以及残余应力的存在,使得制备的人工压痕和球体冲击试样相比于光滑试样疲劳极限下降均在10%以内。方形弹体冲击可在试样表面产生角缺陷、边缺陷和面缺陷,冲击速度越快,冲击能量越高,弹体对试样表面的破坏越严重,疲劳极限下降程度越大,相同冲击速度下,面缺陷试样疲劳极限大于边缺陷试样大于角缺陷试样。在冲击过程中,方形弹体边角的严重挤压和切削作用,使得试样损伤边缘产生明显的塑性变形、材料堆积、片层结构、微缺口和微裂纹等,损伤内部形成典型的切削特征,以及材料的失效翘曲和微缺口,这些缺陷的存在以及缺口处的应力集中会导致试样在较低应力下多点快速萌生裂纹,显著降低疲劳极限,在不同平面萌生的裂纹扩展汇合形成主裂纹,加速疲劳断裂。