随着铁路逐渐向高速及重载的方向发展,车轮作为车辆运行环境最恶劣的重要部件之一,其磨损不利于列车运行平稳性和安全性,并且增加了其运营成本。因此,对于车轮磨损的研究可以为车轮的维护保养提供技术支持,并且降低运营成本。本文首先基于有限元接触理论和Archard磨损模型并结合ABAQUS的ALE方法和自适应网格技术,建立了车轮稳态滚动磨损的计算方法。然后,使用MMS-2A型试验机对车轮-钢轨小试样开展了摩擦磨损试验。试验总周次为10~5转,每隔10~4转将车轮试样拆下清洗,并采用电子天平测量磨损损失的质量,采用激光共聚焦显微镜获取车轮磨损轮廓,以为后续仿真提供试验验证数据。随后,基于ALE方法建立了轮轨试样三维有限元模型,计算了轮轨接触的静态工况和稳态滚动工况,并基于前述磨损仿真以及稳态滚动分析结果结合UMESHMOTION子程序建立了考虑轮轨磨损有限元模型。最后基于该磨损模型分析了不同滑差率条件下车轮的磨损规律。试验结果显示,由于磨损和塑性变形的影响,车轮接触表面呈凸出形,其接触表面平均每分钟磨损深度约为0.240μm。仿真结果表明,磨损轮廓在车轮接触表面中间区域与试验的相应结果基本一致;在其边缘区域,由于有限元模型基于线弹性材料,仿真结果与试验的相应结果仍有一定的偏差。但随着车轮滚动周次的增加,车轮表面平均每分钟的磨损深度会逐渐趋近于试验的相应结果。仿真结果表明,车轮的磨损深度与轮轨之间的滑差率基本呈线性关系,轮轨滑差率越大,车轮的磨损越严重。