激光淬火处理技术作为一种新型表面处理技术,可以有效提高钢轨材料的耐磨性能,然而激光淬火对钢轨滚动接触疲劳损伤的影响尚未充分研究。近场动力学（Peridynamics,PD）作为一种新颖的非局部理论,在跨尺度模拟材料损伤演变问题中有明显优势。因此,开展基于PD理论的激光淬火钢轨滚动接触疲劳性能研究对提高钢轨服役安全具有十分重要的意义。本文通过建立激光淬火钢轨滚动接触疲劳PD模型,仿真模拟了轮轨滚动接触过程中钢轨疲劳裂纹萌生及扩展行为,并利用MJP-30A滚动磨损与接触疲劳试验机研究了不同循环次数下激光淬火对钢轨滚动接触疲劳损伤性能的影响,结合仿真与试验结果揭示了激光淬火钢轨滚动接触疲劳机理。论文研究主要结论如下:（1）轮轨滚动接触过程中,钢轨所受切向接触应力主要集中在接触区域两侧,且与车轮滚动方向相同一侧的应力更大。法向接触应力在接触区域两侧呈对称分布,且在中心处达到最大。钢轨疲劳裂纹最先在淬火斑边缘处萌生,车轮从纯滚动状态到纯滑动状态的转变过程中,裂纹的萌生位置从钢轨次表面0.2mm处逐渐转移至表面,并且不断向淬火斑边缘靠近,裂纹萌生寿命由2.34×10~4次降低到0.58×10~4次。（2）轮轨滚动接触过程中,钢轨淬火区裂纹会经历“开口-闭合-再开口-再闭合”的动态演变过程。钢轨疲劳裂纹从淬火区向过渡区、然后向基体区发展,在淬火区、过渡区、基体区的生长过程中,裂纹扩展模式发生转变,淬火区裂纹主要以张开型（I型裂纹）扩展为主,过渡区和基体区裂纹主要以滑开型（II型裂纹）扩展为主。增大预制裂纹长度和载荷会加剧I型裂纹和II型裂纹的扩展程度,车轮滚动速度及滑差对裂纹的瞬态扩展行为影响不大。（3）激光淬火处理后钢轨微观组织发生转变,淬火区和基体区分别由马氏体和珠光体构成,表面硬度提高约189%。轮轨滚动接触疲劳损伤试验中,钢轨表面损伤随循环次数的增加不断加重,并且从滚动方向相同一侧的淬火斑边缘逐渐向中心扩展。裂纹长度、裂纹深度以及淬火区内部的平均裂纹数随循环次数的增加不断增大。（4）对比仿真与实验结果发现:激光淬火钢轨滚动接触疲劳裂纹扩展路径可以分为四个阶段:（I）裂纹在与钢轨滚动方向相同一侧的淬火区边缘处萌生;（II）裂纹在淬火区以大角度不断向下扩展;（III）裂纹到达过渡区后扩展方向发生转变,开始出现分支裂纹,并沿着过渡区的边界扩展;（IV）裂纹穿过过渡区到达基体区,并在基体区内延伸扩展,最终导致钢轨产生剥离或发生断裂。裂纹扩展速率呈先增大后降低的趋势,在过渡区时裂纹扩展速率达到最大。