在现代交通运输中,铁路运输是一种普遍且重要的运输形式,对于国民经济的发展有着不可替代的作用。一直以来,轮轨接触损伤都是铁路工业的一个世界性技术难题,至今尚未得到根本解决。并且在铁路运输向高速重载发展的背景下,轮轨滚动接触磨损也愈加严重。因此,根据实际线路条件,对轮轨滚动接触进行模拟试验。并使用有限元仿真软件对轮轨滚动接触进行仿真模拟,研究车轮和钢轨接触特性,实现轮轨磨耗的三维展示。通过研究轮轨踏面磨耗的萌生和扩展机理,对减轻轮轨伤损,缓解和抑制钢轨波磨,提高其使用寿命,降低铁路运输成本具有重要的指导意义。本文在广泛吸取国内外轮轨滚动接触摩擦磨损问题研究的基础上,通过实验室现有设备,在GPM-30A轮轨模拟滚动接触疲劳试验机上进行轮轨踏面接触疲劳再现实验,进行不同车轮试样尺寸在常规状态下的轮轨试样磨损试验。在模拟试验开始前,在试验台附近布置声传感器,用于检测轮轨滚动接触噪声;利用试验机自带的计算机控制软件得出轮轨摩擦副的摩擦力矩变化情况;试验每进行2h时,利用电子天平称量试样质量损失即磨损量;利用激光位移传感器测量设备测量试样车轮的轮廓不圆度幅值。利用ABAQUS建立三维的轮轨滚动瞬态接触有限元模型,将试验工况加载到有限元轮轨模型上。根据轮轨接触理论,利用ABAQUS/Explicit进行轮轨滚动瞬态接触分析。以轮轨试样滚动接触试验为依据,将有限元仿真结果与试验结果进行对比与分析,验证有限元轮轨试样接触模型的有效性,并建立真实轮轨有限元接触模型。研究结果表明:(1)车轮试样尺寸越大,轮轨摩擦副所带来的噪声声压值越小,噪声声压值随时间的变化趋势为:先增大后降低,最终趋于稳定,且稳定后的噪声声压值大于初始声压值;(2)车轮试样尺寸越大,轮轨摩擦副的摩擦力矩越小,摩擦力矩随时间的变化趋势为:先急剧增大,后缓慢上升,最终趋于稳定,且稳定后的摩擦力矩大于初始值;(3)车轮试样尺寸越大,车轮磨损量越小,钢轨磨损量越大。试验进行8h后,轮轨试样的磨损量显著上升,且车轮试样车轮表面出现明显的多边形磨损,车轮试样尺寸越大,轮轨摩擦副踏面轮廓不圆度幅值越小。总体来看,踏面轮廓不圆度幅值随时间的增加呈现上升趋势,且主要频率为100Hz与轮轨滚动噪声峰值频率一致。通过以上研究得到轮轨试样滚动接触磨损的变化规律。在轮轨接触中,车轮受力情况明显大于钢轨受力情况,因此车轮的变化情况也恶劣于钢轨,磨损情况也大于钢轨磨损。