进入21世纪,铁路运输成为各国主要的交通运输工具。为了满足经济快速发展的需要,铁路运输不断向高速、重载、大运量和高密度的方向发展,这必将大大加重钢轨的负担。因此对具有更大的刚度、强度和耐磨性的新型钢轨的研究势在必行。波纹轨腰钢轨是改善钢轨经济指标的一条有益途径,对这种钢轨的加工过程、结构及力学性能的研究具有重大的经济意义与学术价值。本文根据轨道力学的有关知识,建立了波纹轨腰钢轨的力学模型,在建立力学模型的基础上,采用模拟退火算法与有限元相结合的方法对波纹轨腰钢轨进行多目标优化设计,用ANSYS对波纹轨腰钢轨和普通钢轨力学性能进行了分析,并用LS-DYNA对波纹轨腰钢轨的轧制过程进行数值模拟。模拟退火算法是以固体退火的物理过程和统计性质为物理背景。有限元法是近年发展起来的能够解决工程实际问题的计算方法。把模拟退火算法和有限元有机的结合起来,对波纹轨腰钢轨的波纹参数进行多目标优化。为了比较波纹轨腰钢轨和普通钢轨的力学性能,本文用有限元分析软件ANSYS对普通钢轨和波纹轨腰钢轨的相关力学性能进行分析,证明了在相同条件下波纹轨腰钢轨的力学性能优于普通钢轨。利用大型非线性有限元软件LS-DYNA,结合三维造型软件Pro/E,建立了波纹轨腰钢轨轧制的有限元模型,对波纹轨腰钢轨的轧制过程进行数值模拟。