钢轨是铁路上的重要部件,钢轨内部存在的残余应力的大小和分布状态将直接影响钢轨的使用性能。矫直作为钢轨生产的最后一道工艺,对钢轨的平直度、残余应力的大小起决定性的作用。本文主要是通过压力矫直研究重轨辊式矫直过程中残余应力的形成机理和分布规律。本文以弹塑性大变形有限元理论为基础,利用有限元软件ANSYS的静态接触分析,模拟了重轨的压力矫直过程。将辊式矫直简化为连续七次反复弯曲的过程,建立了压力矫直的反复弯曲模型,并考虑接触应力对矫直结果的影响,进行了三维有限元模拟。分析了重轨压力矫直过程中应力应变规律及矫直过程中的残余应力分布情况。在模拟的基础上进行了压力矫直过程的光塑性实验。通过建立重轨三维压力矫直模型,分别分析了经过七次反复弯曲后中间断面等效残余应力分布情况,中间断面的纵向残余应力的大小和分布情况。分析结果表明:等效残余应力的大小分布状态都与压下量的大小有关,当压下量较大时,钢轨内部发生了较大的弹塑性变形,对等效残余应力的大小和分布都有一定影响;当压下量比较小时,钢轨内部没有发生塑性变形时,等效残余应力的大小和分布状态就没有大的变化。从应力的角度解释了重轨压力矫直过程的弹塑性变形机理,得出压力矫直过程的应力应变关系。并通过对比三个不同矫直规程的等效残余应力、截面纵向残余应力,得出了现场现行的矫直规程矫后残余应力的分布更合理。并得出了矫直过程的接触应力分布状态。采用光塑性材料聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)进行了压力矫直弯曲过程的光塑性实验。实验结果表明:由于矫直过程中的弹塑性变形不是很大,故在常温下按标准规程进行矫直过程的实验中,矫后不能将残余变形很好的保留下来。而在矫直过程中能够观察到清晰的彩色条纹,说明在矫直压下过程中的有一定的弹塑性变形。并可以通过实验观察到的等差条纹看出应力分布与矫直压下量的关系。