高速列车制动盘是列车实现调速、停车的重要安全部件,制动盘盘体与盘毂采用紧固件连接。由于制动盘服役时承受交变的热机载荷作用,使得制动盘紧固件的受力状态复杂,螺栓断裂事故时有发生。本文针对动车组轴装制动盘螺栓断裂问题,采用试验和模拟仿真相结合的方法探究制动盘螺栓断裂的原因和影响因素,进一步提出预防螺栓疲劳失效的结构改进建议。本文主要研究内容和结论如下:（1）开展了断裂螺栓的宏观和微观失效机制研究。通过对断裂失效的制动盘螺栓进行理化分析,发现其断裂形式为疲劳断裂;进一步对螺栓的材料成分、晶粒度、表面脱碳层及非金属夹杂物进行检测,结果表明螺栓的材料组织特性符合GB/T 3098.1要求,排除了由于材料本身缺陷导致螺栓断裂的因素。（2）进行了苛刻制动工况下制动温度场和应力场仿真。研究发现,紧急制动和长大坡道持续制动工况下,盘体、盘毂、压圈不均匀的受热膨胀及其引起的相对滑移,使螺栓承受径向弯曲载荷作用,螺栓与螺母啮合处第1、2螺纹牙底为高应力区,裂纹易在此处萌生,随着制动盘的长期服役,裂纹将不断扩展直至断裂。（3）利用超声波螺栓轴力测量设备对制动盘螺栓轴力进行测量。结果显示,服役后螺栓轴力增幅达17.6%,表明螺栓在服役过程中轴线偏离了初始位置、处于一种弯曲伸长状态,且服役时间越长弯曲伸长量越大,螺栓能够承受的应力波动幅值不断减小,萌生疲劳裂纹及发生螺栓疲劳断裂的风险逐渐增大。（4）利用仿真手段研究预紧力、冲击载荷对螺纹啮合处最大应力的影响。发现螺纹啮合处最大应力随着预紧力的增加而增加,当预紧力为48 k N时,最大应力为804 MPa;根据IEC 61373标准中所规定的载荷极限,横向冲击载荷对于螺纹啮合位置最大应力的影响较垂向冲击载荷明显,但不会影响螺栓的安全服役。（5）基于VDI 2230标准对螺栓进行安全校核,发现苛刻工况下原结构螺栓的疲劳安全系数小于1,螺栓有可能发生疲劳断裂。理论计算、仿真分析和试验结果表明,增大螺纹长度和增加螺栓长度都能够提升螺栓柔度,从而达到提高螺栓抗疲劳性能的目的。本文通过对断裂螺栓的理化分析试验研究,借助有限元模拟、理论分析和试验验证等方法确定了螺栓断裂的主要原因,提出了螺栓的改进建议,对制动盘用紧固螺栓的设计及安全运用具有重要的指导意义。