目前,铁路正在朝着高速化、重载化方向发展。高速重载铁路的建设需要高质量的重轨,高速铁路用轨的一个最重要指标就是要求重轨要平直达到标准和轨底残余应力小于250MPa。矫直作为重轨生产的最后一道变形工艺,对重轨残余应力大小及平直度起着决定性的作用。本文主要研究重轨九辊水平矫直过程中残余应力的形成机理和规律,对提高重轨矫直质量,揭示矫直机理及对矫直工艺的制定有重要的理论意义和实际意义。本文以弹塑性有限元理论为基础,利用显式动力学软件ANSYS╱LS-DYNA建立了重轨九辊水平矫直力学模型,以60kg/m重轨为例,动态模拟了重轨九辊水平矫直过程,分析了九辊水平矫直过程七个变形区中重轨应力变化规律及矫直后残余应力的大小和平直度。计算结果表明:矫直过程中轨头为压应力——拉应力交替变化,轨底为拉应力——压应力交替变化。矫直后轨头、轨底为残余拉应力,轨腰为残余压应力,沿着重轨高度方向应力分布呈C字形,平直度满足要求。该力学模型计算结果符合辊式矫直变形规律。本文采用改变其中一个辊压下量,其它三个辊压下量不变的方案,对重轨九辊水平矫直进行多次模拟,通过对比截面应力大小、截面高度和整体应力分布状态及平直度得到各辊最优压下量。然后对各辊的最优压下量组合,对比分析组合后的压下方案,得出最优压下方案。最后采用锯切法对重轨残余应力进行了测量,与数值模拟结果进行了分析比较,验证了应用ANSYS╱LS-DYNA软件模拟重轨九辊水平矫直的可行性和正确性。