中国重载铁路运输在改革开放40年来不断发展:列车编组重量已经从3500吨发展到1万吨、2万吨和3万吨。随着列车牵引重量的增加和运行速度的提高,列车纵向载荷不断增大。车钩作为传递纵向力的关键部件,在运用过程中其主要承载结构(钩舌和钩体)出现了较为普遍的疲劳裂纹。为此本文针对铁路重载货车车钩出现裂纹后的剩余寿命进行研究,为车钩的检修规程、结构设计和安全评估提供方法参考。首先,通过对神华铁路线路、货车车型与编组、钩缓系统以及检修工艺等的充分调研,获取了HMIS(H Management Information System)系统中关于车钩的厂段修故障数据和厂段修车钩更换记录数据,在统计和分析的基础上,确定了车钩主要失效形式为结构疲劳失效产生的裂纹,以及裂纹率较高的部位和产生的原因。其次,根据车钩实际受力情况,建立了考虑车钩装配关系的材料非线性和接触非线性有限元模型,准静态计算结果显示钩体和钩舌牵引台根部应力较大,与实际运用中车钩裂纹出现频率较高的部位吻合,计算结果表明有限元模拟的钩舌应变区与实际钩舌受压区吻合,证明了仿真模型的合理性和有效性;同时基于牵引台结构和应力云图的结果,分析了钩体上牵引台根部应力比下牵引台大的原因,表明车钩制造工艺和结构具有一定的改进空间。然后,根据实测万吨编组列车机后2位车钩在神黄线(大柳塔~神池南~黄骅港)上的纵向载荷时间历程,采用雨流计数和平均力修正的方法,编制了车钩有限元仿真和台架试验的车钩19级载荷谱;采用局部应力应变法计算了车钩的裂纹萌生寿命,16H钩舌(对应17型钩体)上牵引台根部裂纹萌生寿命最短,约为136万公里,考虑到车钩铸造缺陷和服役过程中的偶然破坏,其裂纹萌生寿命确定还要根据现场实际情况进行保守修正。最后,基于断裂力学理论,对钩舌和钩体裂纹进行了扩展过程模拟和剩余寿命研究。以最大拉应力为裂纹扩展方向确定原则,采用多载荷应力强度因子平均理论引入车钩19级载荷谱,建立了钩舌和钩体裂纹扩展与服役里程的对应关系,确定了钩舌下牵引台根部裂纹和钩体下牵引台根部裂纹40万公里内不失稳扩展的最小允许尺寸,分别为17.44mm和5mm,以及钩舌、钩体出现裂纹后的剩余服役里程;研究了载荷大小和材料断裂韧性对裂纹扩展和结构失稳的影响,载荷增大到1500kN或材料断裂韧性低于3100MPa.√mm,结构的剩余寿命将会严重降低。论文提出的铁路货车车钩剩余寿命评估方法,为车钩的检修规程、结构设计和安全评估提供了一定的理论依据和工程运用基础。