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无缝线路的发展是影响铁路运输发展的重要因素之一,无缝线路焊接接头的质量是保障无缝线路正常运行的重要环节。闪光焊作为无缝线路建设中应用最广泛的焊接方法,其焊接接头质量主要由三个方面决定:焊接接头在闪光焊过程中的保护效果、焊接顶锻之前钢轨高温区域的温度场分布以及顶锻过程的工艺参数,而钢轨闪光焊焊接工艺参数很多,影响前面三个方面的参数也非常多,通过实际工艺参数调试去满足焊接接头质量要求非常复杂,成本也非常高昂,因此,提出通过数值模拟方式去建立闪光焊焊接接头模型,探索并研究钢轨焊接接头温度场及杂质挤出的影响因素及规律,为工艺调试提供理论指导,减少工艺调试时的人财物投入。针对上述任务要求,论文开展了如下几个方面的工作:(1)采用ABAQUS有限元模拟软件,建立了60Kg/m的U75V钢轨闪光焊闪光过程热—电耦合模型,采用ABAQUS的“生死单元”技术,模拟钢轨闪光焊过程中钢轨的烧化过程,解决了闪光焊中接触电阻和物质烧损的模拟问题,并使用热电偶测温试验验证了模型的准确性。(2)基于建立的闪光过程热—电耦合模型,模拟计算了不同烧化速度下钢轨焊接接头的温度场分布,并根据计算结果,结合相关文献资料分析总结了烧化速度对温度场分布的影响规律,为钢轨闪光焊闪光阶段工艺调试提供了一些参考建议。(3)基于ABAQUS有限元模拟软件,建立了60Kg/m的U75V钢轨闪光焊顶锻过程热—力耦合模型,使用准静态准则判据与形貌对比试验一一验证了模型的准确性。初步研究了不同初始顶锻温度和不同顶锻速度对闪光过程中残留的杂质(灰斑)的挤出情况,为钢轨闪光焊顶锻前温度场分布和顶锻阶段顶锻速度的选择提供了参考。所搭建的模型几乎贯穿整个钢轨闪光焊过程,对钢轨闪光焊过程数值模拟进行了尝试,为钢轨闪光焊工艺调试的研究提供了新思路。