随着铁路高速化的发展，钢轨出厂前的残余应力大小已有明确规定，成为衡量钢轨质量的一项重要指标。影响钢轨内部残余应力大小的因素有多种，热轧钢轨冷却后的弯曲程度是其中的一种。冷却后的弯曲程度越大，成品钢轨内部的残余应力也越大。因此控制热轧钢轨冷却后的弯曲程度是必要的。基于此，本论文采用弹塑性有限元理论对热轧钢轨冷却后的弯曲变形进行模拟计算，提出降低钢轨冷却后弯曲程度的方法。 本论文的内容包括实验和数值计算两部分。在实验部分，使用远红外测温仪对钢轨冷却过程的表面温度进行了实测，用来验证计算模型的准确性；同时使用Gleeble-1500热模拟机和电子万能实验机对钢轨材料进行了多组高温下和常温下的拉伸试验，得到了计算需要的力学性能参数。在数值计算部分，采用有限元软件ANSYS，首先计算了钢轨在两种不同冷却条件下的冷却过程的三维温度场，利用其温度结果计算了钢轨冷却过程的三维应力场和弯曲变形，在计算过程中考虑了材料物理参数随温度变化的情况；其次，进行了几种预反弯方案的计算比较。 本论文通过计算得出：钢轨冷却过程由于横截面不同部位的冷却速度不同，导致了横截面不同部位的收缩变形量以及产生相变膨胀的时间不同，使得钢轨在冷却过程中出现向轨头方向和轨底方向的反复弯曲现象，不同的冷却条件有不同的反复弯曲规律。其中冷却过程的相变膨胀是引起钢轨发生反复弯曲和产生较大弯曲变形的一个不容忽视的因素；同时由于塑性变形的存在，最终使钢轨冷却后具有明显的弯曲变形和残余应力。在生产工艺中，可以采取冷却前对钢轨施加预反弯和合理改变钢轨冷却条件的措施，降低钢轨冷却后的弯曲程度。 本论文的研究成果能够为钢轨生产的冷却和预反弯工艺提供理论依据和参考意见。