制动盘是现代高速列车极其重要的安全结构部件,市场需求巨大,国产化任务重。由于列车运行速度快,制动热能巨大,若盘型材质和结构设计不合理,将在经历若干紧急制动后出现热裂纹,是列车安全运行的重要隐患。但实验测量制动盘瞬态热应力困难,成本高昂,所得数据点较少,代表性差,因此有必要采用数值模拟方法对热疲劳裂纹扩展及残余寿命进行预测,并结合无损检测数据,制定出合适的维护方案和检测期间。论文首先获得合金锻钢制动盘的热断裂参数,基于扩展有限元法(XFEM)预测出制动盘紧急/例行制动中的宏观热点,然而在热点区域插入无损检测获得的裂纹,进行热疲劳裂纹扩展仿真,得到裂纹长度与制动周次的历程曲线。为了提高裂纹计算精度,采用虚拟节点多边形有限元法(VPM)对裂纹尖端区域分层加密高精度网格。结果表明,连续紧急制动工况下位于两个散热孔中间上方的裂纹(长度为2mm)的扩展寿命约15.7年,若按照安全系数为3.0进行设计,则该制动盘服役寿命约5.2年,需要对该裂纹进行重点检查。