钢轨是铁路轨道的最重要部件，承担着引导车轮和传递载荷的功能。因此，钢轨在轨道交通中的重要性不言而喻。钢轨的万能轧制过程对成品钢轨的平直度、表面质量、残余应力分布及微观组织性能有非常重要的影响，为了获得高性能钢轨，有必要对钢轨万能轧制过程变形机理及变形区压力分布进行深入研究。本文以钢轨的万能轧制过程为研究对象，利用解析法研究钢轨万能轧制过程中轨头和轨腰之间以及轨底和轨腰之间的金属横向流动规律、轨头和轨底的宽展规律、轨头轨底及轨腰的纵向延伸规律和轨腰变形区的单位压力分布规律，给出了较为准确的延伸率公式和单位压力公式，并且对钢轨的万能轧制过程进行模拟仿真，对推导的公式进行验证。首先，利用“平均轧辊半径”理论将带有孔型的立辊简化成为平立辊。推导出轧制过程中各个部分的三维变形区的面积公式以及变形区投影长度。通过修正过的展宽公式和体积不变规律求出延伸率公式以及不同压下率组合对各部分延伸、宽展和金属横向流动的影响。其次，根据秒流量相等原理推导出搓轧区的三维中性线方程。将轨腰、轨头和轨底分开考虑，根据受力平衡条件列出轨头和轨底的受力平衡方程，求解出轨腰作用于轨头和轨底两侧的平均剪切应力。在奥洛万方程和西姆斯公式的基础上，利用以上得到的平均剪切应力，列出轨腰部分的受力平衡微分方程式，推导出轨腰部分的单位压力分布公式。最后，使用三维建模软件SolidWorks建立轧件和轧辊的几何模型，导入到DEFORM-3D软件中，采用合理的压下道次以及边界条件进行模拟。可以得到各个道次的位移场、金属流动场和单位压力等参数，验证推导出的延伸率公式和单位压力公式。通过有限元数值模拟结果可以得出该公式计算所得到的结果符合钢轨现场的实际情况，进而为今后的研究提供理论指导。