铁路运输是国民经济发展的支柱,而在铁路轨道中有90%的辙叉选用的是整铸型高锰钢。在实际服役过程中,辙叉承受车轮的反复滚压、撞击,在铸造孔洞处出现应力应变集中现象,最终导致辙叉发生破坏失效,影响辙叉的使用寿命。因此研究疲劳加载下孔洞周围的局域循环应力应变行为,对于预防和避免工程构件的疲劳破坏问题以及保障人民的生命财产安全具有重要的意义。根据低周疲劳实验数据,通过MATLAB软件进行非线性拟合,得到了包含包申格效应和循环硬化效应的Chaboche模型循环变形参数。利用同步辐射X射线CT技术,并结合VGstudio软件提取三维实际铸造孔洞形貌,应用基于三维画像的有限元方法研究了单一实际孔洞处的局域循环应力应变行为,并与理想球形及椭球形孔洞的应力应变行为进行了对比。然后,进一步建立了多孔洞模型和双孔洞模型,分析了孔洞聚集体的局域循环应力应变行为以及孔洞变形场之间的相互作用。最后,应用画像基有限元方法研究了孔洞对实际辙叉应力应变行为的影响。计算结果表明,对于单孔洞、多孔洞和双孔洞模型,在第一周循环加载的不同阶段,应力应变都集中分布在孔洞的周围。即使当外部施加的应变降低到零,孔洞周围仍然存在局域残余应力应变集中。随着循环加载的继续进行,残余应力和残余应变也在逐步增加。此外,在多孔洞情况下,在循环加载的各阶段,所研究孔洞处局域应力/应变比单一孔洞时的应力/应变要低,说明多孔洞模型中的其它孔洞对该研究孔洞起到了应力屏蔽或配分的作用。基于双孔洞模型的计算结果表明,当孔洞尺寸增加而孔洞相对间距不变、或孔洞尺寸不变但相对间距减小时,孔洞之间的应力/应变场得到叠加和增强,即邻近孔洞对研究孔洞起到应力/应变放大的作用。基于含孔洞实际辙叉模型的计算结果表明,孔洞形貌、方位及深度均影响辙叉局域应力应变分布。含实际复杂孔洞比含理想球形孔洞辙叉的应力/应变集中程度更大。当长条形不规则孔洞水平放置时,辙叉应力应变集中程度最大,倾斜放置时次之,竖直放置时最小。此外,随着辙叉踏面下方孔洞深度的逐步增加,辙叉应力/应变集中程度也随之逐渐减小。