铁路运输以轮轨之间的相互作用从而实现列车运行,而轮轨材料是铁路工程领域中的重要研究课题。随着列车运行速度和轴重的不断提高,在动态交变载荷、牵引摩擦-蠕滑条件下轮轨表层材料易出现塑性变形和疲劳损伤。而车轮踏面在服役过程中容易出现不规则磨损和表面剥离等损伤,会导致轮轨冲击力显著增大。此外,列车在高加速牵引或紧急制动时,轮轨表层材料会由于车轮滑动而产生热应力,从而使材料强度降低,影响列车安全运营。本文采用以试验研究为主,有限元仿真模拟和理论分析相结合的方法,开展了高速轮/轨钢（D1车轮钢和U71MnG轨钢）在高应变率、高温和初始疲劳损伤等复杂条件下的动态力学行为研究。主要研究内容与成果如下:（1）开展了高速轮/轨钢的静动态压缩力学性能试验,得到了不同应变率、不同温度下轮/轨材料的应力-应变响应关系,分析了轮/轨钢的压缩应变硬化行为、应变率效应和温度效应,讨论了应变率和温度对压缩力学性质和显微组织的影响,建立了轮/轨钢综合考虑应变率和温度的动态本构关系。结果表明:D1车轮钢和U71MnG轨钢都表现出明显的应变率效应和温度效应,屈服强度和流动应力都随应变率的增大而增大;当应变率为1500 s^-1时,在673⁹73 K温度范围内,D1车轮钢出现了“第三类应变时效”现象;U71MnG轨钢动态压缩试件剖面在三种应变率(700 s^-1、1500 s^-1和2300 s^-1)下都观察到微裂纹,而D1车轮钢仅在较高应变率(2300 s^-1)下观察到微裂纹。（2）开展了高速轮/轨钢的静动态拉伸力学性能试验,得到了不同应变率下轮/轨材料的应力-应变响应曲线,分析了轮/轨钢材料的应变率敏感性,讨论了应变率对流动应力、屈服强度、断裂应变以及断口形貌的影响,建立了轮/轨钢材料基于Cowper-Symonds模型和Johnson-Cook修正模型的动态本构关系。结果表明:在拉伸载荷作用下,轮/轨材料都表现出明显的应变率强化效应,流动应力、屈服强度和断裂应变都随应变率的增大而增大;在相同应变率下,D1车轮钢的屈服强度大于U71MnG轨钢而流动应力相对较小;D1车轮钢试件的准静态拉伸断裂属于韧性断裂而动态拉伸断裂属于准韧性断裂,U71MnG轨钢试件的静动态拉伸断裂均为脆性断裂。（3）建立了轮轨系统服役里程和轮/轨钢材料疲劳试验的等效损伤关系,开展了不同服役周期内轮轨系统材料疲劳损伤的等效模拟试验,讨论了疲劳损伤对轮/轨材料微观应变和位错密度的影响。结果表明D1车轮钢和U71MnG轨钢的微观应变和位错密度都随疲劳损伤量的增大而增大。（4）开展了含疲劳损伤高速轮/轨钢的静动态拉伸力学性能试验,得到了不同疲劳损伤程度和不同应变率下轮/轨材料的应力-应变响应关系,分析了疲劳损伤对轮/轨材料应变率敏感性的影响,讨论了应变率和疲劳损伤对流动应力、屈服强度以及断裂应变等力学参数的耦合影响规律,基于Cowper-Symonds修正模型和Johnson-Cook修正模型,建立了轮/轨钢考虑疲劳损伤的动态本构关系。结果表明:不同疲劳损伤程度下轮/轨材料都表现出明显的应变率强化效应,流动应力和屈服强度都随应变率的增加而增加;随着疲劳损伤量的增加,轮/轨材料的流动应力、屈服强度以及抗拉强度都有所降低;不同疲劳损伤量下轮/轨钢试件的断裂应变相差不大。本文开展了复杂载荷条件下高速轮/轨钢的动态力学性能试验研究,得到了不同载荷条件下轮/轨材料的应力-应变响应曲线,揭示了应变率、温度和疲劳损伤对轮/轨材料力学性质的影响规律,建立了轮/轨材料考虑应变率、温度和疲劳损伤的动态本构关系,可为轮轨系统的服役安全性设计与评估提供重要的技术支持。