铁路是国民经济的基础之一,钢轨是负责铁路安全、可靠运行的基础。重载化和高速化是我国未来铁路运输的主要方向发展,因此对高速铁路用轨的平直度和残余应力的大小情况也被给予了更高的要求。影响钢轨平直度和残余应力的因素很多,而作为钢轨生产过程中最后一道精整工序,矫直对钢轨矫后残余应力及平直度有着关键的影响。本文通过对钢轨矫直过程中的应力变化规律分析围绕提高平直度并减小矫后残余应力两个方面展开研究。本文以弹塑性理论和矫直原理为基础,利用Soildworks三维建模软件建立了75kg/m钢轨九辊矫直模型,利用ABAQUS中Explicit显示动力学求解模块对矫直过程进行模拟分析,应用此分析模型,首先通过对材料的等向强化模型和随动强化模型两种材料模型钢轨在相同初始条件和矫直规程的数值模拟计算,分析两者在矫直过程中纵向残余应力的变化规律及矫后纵向残余应力的分布差异;其次进行了在相同的矫直规程下不同初始状态钢轨的数值模拟计算,分析了钢轨在不同初始弯曲方向和有无初始应力状态对矫后残余应力以及平直度的影响;最后通过对相同初始状态下的钢轨采用不同矫直规程进行模拟计算,分析不同压下量对每个矫直变形区弹性芯的影响,研究弹性芯大小对矫后残余应力和平直度的关系。通过数值模拟计算可以得出:等向强化模型在各矫直变形区内最大纵向拉压应力均大于随动强化模型,等向强化模型与实验测得的钢轨残余应力大小更为接近。初始纵向应力的加入使矫后上弯钢轨的轨头与轨底的纵向残余应力增加了126MPa和42MPa,使矫后下弯钢轨的轨头与轨底的纵向残余应力增加了47MPa和52MPa,并且初始纵向应力的加入也提高了矫后钢轨的平直度。通过对不同矫直规程压下量的计算结果的分析表明,2#规程(22-12-9-7)为最优矫直规程,通过调整及优化第一、第二、第四压下辊的压下量,完全能够即满足残余应力要求;同时又能满足平直度要求,模拟计算结果为钢轨矫直生产提供了理论依据和技术支持。本论文的研究成果能够为钢轨矫直规程的优化提供理论依据和参考意见。