钢轨打磨是铁路维护的重要方式,用于修复钢轨表面出现的各种病害,改善轮轨关系,延长钢轨的服役寿命。开式砂带打磨作为一种新型钢轨打磨技术,具有打磨时间长、速度快、效率高等优点。为此,本文针对钢轨开式砂带打磨,对打磨接触区域的温度场进行研究,建立了砂带表面形貌模型和开式砂带打磨热力耦合模型,仿真分析了不同打磨工艺参数对打磨接触区域温度场的影响规律,为钢轨开式砂带打磨参数的设置提供理论支撑。本文的主要研究内容如下:基于钢轨开式砂带打磨原理,结合现有的打磨小车设计方案,对压磨板等打磨单元进行了设计,并给出打磨方案,为后续打磨温度场的仿真分析奠定了基础。提出了开式砂带打磨系统温度场热力耦合的理论解析与数值计算方法。分析了开式砂带打磨的传热方式与典型的磨削热模型,探讨了砂带打磨的传热边界条件和温度场的求解方法,提出了砂带弯曲的大变形动力学有限元解法和打磨过程中热力耦合的有限元计算方法。通过探讨砂带表面形貌的建模方法,提出了一种基于APDL编程的砂带表面磨粒随机分布的建模方法。对砂带表层磨粒尺寸和空间排布问题进行理论研究,结合函数关系与空间内的随机振动算法,编制APDL程序并导入有限元仿真软件ANSYS中生成打磨接触区域的砂带模型,为后续打磨温度场的仿真分析提供了模型基础。运用形貌仪测量真实砂带的表面形貌,与所建模型对比分析,证实了所用建模方法及所建模型的正确性。基于所建砂带模型,对砂带弯曲过程和打磨接触区域温度场进行了仿真分析。运用网格划分软件HYPERMESH对打磨单元进行网格划分,通过LS-PREPOST软件定义材料属性及边界条件,并导入LS-DYNA软件中进行砂带弯曲过程仿真,得到了弯曲的砂带模型及其表面应力与温度分布。运用有限元仿真软件ABAQUS进行砂带打磨过程中的热力耦合仿真,得到整体打磨接触区域的温度场分布结果,为后续不同打磨工艺参数下的仿真分析奠定了基础。通过对不同打磨工艺参数的仿真分析,得到了钢轨开式砂带打磨过程中接触区域的温度场分布。探讨了不同打磨压力和打磨速度对钢轨表面最高温度及温度传入深度的影响规律。通过改变打磨压力在压磨板上的分布得到不同施压方式下的钢轨表面温度场分布,并对三槽及四槽压磨板打磨过程进行仿真,分析了不同压磨板开槽数目对钢轨表面温度场分布及最高温度的影响规律。