滚动接触疲劳是轴承失效破坏中一种主要的损伤模式,在接触区域会产生复杂的周期性变形。当前对金属材料滚动接触疲劳的研究主要集中在接触疲劳引起的裂纹萌生、扩展及微观结构变化等方面,然而在深入研究其疲劳破坏内在物理机制时,经典的宏观塑性理论已经无法适用。晶体塑性理论建立了以位错滑移为主要变形机制的塑性变形理论,在晶粒层面研究金属材料塑性变形方面具有独特的优势。因而,本文在经典晶体塑性力学的框架下,通过晶体塑性有限元模拟研究含夹杂基体在滚动接触疲劳载荷下的裂纹萌生变化规律,深入研究了蝴蝶的形成机制,并预测了含夹杂基体在滚动接触疲劳下的失效寿命。论文所做的主要工作和创新点如下:1.利用Voronoi多边形来描述金属材料的微观结构特征,详细介绍了两种构建Voronoi多晶体有限元模型的方法,以及对多晶模型批量赋予随机取向的方法。2.考虑到体心立方晶体的结构特点,在各个滑移系中同时考虑分切剪应力、各向同性硬化和随动硬化影响的流动准则,利用泰勒展开、Newton-Raphson迭代等方法对本构模型中的运动学公式、增量公式和雅可比矩阵进行了推导,为晶体塑性模型在有限元中的实现提供了理论基础。3.通过编写UMAT用户材料子程序将晶体塑性本构模型写入ABAQUS有限元分析软件中。结合室温下Gcr15轴承钢单轴拉伸和背散射电子衍射实验结果构建了多晶体代表性体元模型,并进行材料参数标定,对多晶体单轴拉伸有限元模型结果云图进行了分析讨论。4.构建了二维滚动接触疲劳Voronoi模型,利用DLOAD及UTRACLOAD用户子程序建立了循环赫兹接触疲劳载荷,在晶体塑性本构模型中耦合损伤机制,并首次结合USDFLD及UEXTERNALDB用户子程序实现的Jump in cycles（JIC）循环算法来模拟百万次循环。5.对含有非金属夹杂物的Gcr15轴承钢在滚动接触疲劳下的力学行为进行了相关讨论研究。结果表明,由于晶粒之间的晶向差异,导致接触疲劳损伤不均匀累积而形成轴承钢亚表面夹杂物附近呈现蝴蝶形状的白色蚀刻区域,同样,晶粒取向的各向异性和随机性导致了疲劳寿命的离散化和裂纹萌生位置的变化。模拟得到的疲劳寿命值与文献中的结果吻合较好。