采用闸瓦制动的列车在紧急制动时,一方面,闸瓦与踏面剧烈摩擦,踏面磨耗较为严重,造成的踏面失圆会导致车体振动加剧,加速零部件的疲劳破坏;另一方面,制动时车体的动能在短时间内转变成热能,车轮踏面温度快速升高,但钢轨对踏面的冷却作用又使得踏面温度快速下降,温度的剧烈变化往往引起较大的热应力。在冷热交替中,车轮踏面表层的金属会发生相变,最终形成一层薄马氏体白层。含马氏体白层的车轮在服役时,因较高的轮轨接触应力和热应力的循环作用,马氏体白层疲劳损伤较为严重,这也是踏面剥离损伤的原因。本文以货运列车车轮踏面为研究对象,利用Abaqus有限元仿真软件,模拟了制动过程踏面的温度场和热应力场的分布,结果显示,制动过程中,温度和热应力先迅速增大至峰值后快速下降,沿轴向轮轨接触斑处的温度和热应力最大;采用控制变量法,对比得出轴重、初速度和减速度对温度场和热应力场的影响,发现增大轴重、提高初速度和减速度后温度和热应力有所增大。其次,基于修正Archard磨耗深度计算数学模型,结合Python语言的后处理二次开发,得到制动过程踏面的不同接触区的磨耗深度及分布情况,对比不同轴重、不同初速度和不同减速度时踏面的磨耗深度,分析出三种因素各自对磨耗深度的影响。使用JMat Pro软件模拟CL60车轮钢的CCT曲线,确定其奥氏体和马氏体的临界转变温度,结合制动仿真得到的温度场,使用Python语言编写的二次开发程序,得到一次紧急制动工况后踏面马氏体白层径向深度为0.4mm,轴向分布在0.025m～0.046m范围内的结果。建立含马氏体白层的三维车轮有限元模型,使用实验测定的CL60钢淬火后的力学性能参数,完成对含马氏体白层车轮制动过程的有限元模拟。利用多轴应变的局部应力应变法,计算出经历一次制动后踏面的疲劳损伤,轮轨接触斑的疲劳损伤最大。对比不同轴重、初速度和减速度的最大疲劳损伤,增大轴重、初速度和减速度会加剧踏面疲劳损伤。