随着铁路运输朝高速化、重载化和高密度方向发展,磨损和滚动接触疲劳所引发的钢轨损伤也日益严重。由于钢轨损伤导致的交通运输事故频频发生,这不仅影响了行车安全,同时也造成了严重的经济损失。研究表明钢轨打磨可以有效的改善轮轨廓形,进而延长钢轨的服役寿命。因此,关于高速轮轨损伤分析及打磨廓形的优化研究已经成为目前需要迫切进行的重要课题。本文的主要研究任务钢轨的预打磨廓形进行优化分析,并对钢轨的损伤位置进行预测分析。所取得的主要结论和结果如下：1、轮轨接触有限元分析。根据轮轨踏面的实际形状,边界条件和材料特性,基于大型有限元软件ANSYS建立轮轨三维接触弹塑性数值模型。通过对不同半径的曲线轨道和重载线路大秦线上的接触应力进行分析,得出在对曲线轨道的上股道进行廓形打磨修复时,应防止修复后引起的条状隆起,造成接触应力集中。2、钢轨的预打磨廓形优化分析。基于迹线法和轮轨接触一阶理论,建立轮轨接触几何模型,编制电算程序。该模型能够快速高效的计算出不同的轮轨踏面廓形下的轮轨接触点位置。考虑到在车轮在轨道上运行时发生横移运动,轮轨接触位置发生改变,进而引起轮轨间接触应力大小及分布变的不确定。因此,本文建立了轮轨接触概率模型,首先基于蒙特卡洛方法,产生横移量的随机数,通过轮轨接触几何分析和有限元分析,提出累积接触应力和平均接触应力的加权指标。基于此指标对不同钢轨预打磨廓形进行评定,得到最优廓形,实现了钢轨预打磨廓形的优化选择。3、钢轨的损伤位置预测分析。当车轮发生横移时,钢轨内部应力状态的不确定性使得其内部的疲劳损伤位置难以确定。本文假定车轮横移量为服从高斯分布的随机变量,通过轮轨接触几何和有限元分析,得到不同横移量下的钢轨内部应力状态。随后,基于的疲劳累积损伤理论,建立轮轨疲劳累积损伤概率模型,最终预测得到钢轨的疲劳损伤位置。