钢轨打磨是一种铁路钢轨广泛应用且经济的维护技术。在钢轨打磨过程中,砂轮与钢轨之间的相互作用非常复杂,影响打磨效果及打磨效率。因此,开展钢轨打磨过程中钢轨材料去除行为研究,对优化钢轨打磨参数、提升打磨效率具有重要的指导意义和工程价值。本文基于简化后的虚拟砂轮模型,建立了钢轨打磨三维有限元仿真模型,根据钢轨打磨模拟试验所得试验数据,利用DEFORM-3D有限元软件仿真模拟了钢轨打磨过程,分析了不同打磨参数(打磨转速、进给速度和打磨深度)、不同轨面(R300、R80和R13)、不同打磨遍数与打磨方向对钢轨材料去除行为的影响,同时对频域内的磨削力进行了分析。仿真结果与现场和试验结果吻合,表明使用本文仿真模型预测打磨结果的可行性。论文研究得出的主要结论如下:(1)随砂轮转速增加,磨削力、磨削力比、磨削比以及表面粗糙度均呈下降趋势,而钢轨打磨量和砂轮磨损量均有所上升,且钢轨材料塑性去除的趋势增强。法向磨削力始终大于切向磨削力和纵向磨削力;磨削力、磨削力比、磨削比及表面粗糙度的变化趋势同砂轮进给速度呈正相关,而打磨量、砂轮磨损量的变化趋势同砂轮进给速度呈负相关,且钢轨材料的去除随进给速度的增加趋于脆性断裂去除;随打磨深度增加,磨削力、磨削力比、钢轨打磨量、砂轮磨损量和表面粗糙度有所增加,而磨削比减小,且钢轨材料趋于脆性断裂去除。(2)随打磨遍数增加,磨削力、磨削力比及表面粗糙度减小,钢轨材料的塑性去除增强。另外,打磨遍数增加也会导致砂轮磨损量增加以及钢轨打磨量减小,进而磨削比有所减小。(3)改变打磨方向后,磨削力、磨削力比、钢轨打磨量、磨削比及表面粗糙度增加,而砂轮磨损量有所减小,且钢轨材料去除趋于脆性断裂。另外,不同轨面打磨钢轨材料去除行为变化规律一致。