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轉(zhuǎn)向架是軌道車輛的關(guān)鍵部件，它的應(yīng)用不僅提高了客車的運(yùn)行速度，同時(shí)還滿足了車輛良好的曲線通過性能和舒適性的需要。轉(zhuǎn)向架能夠有效緩和軌道不平順對車體造成的沖擊作用，提高車輛運(yùn)行的品質(zhì)。隨著車輛運(yùn)行速度的提升，減輕轉(zhuǎn)向架質(zhì)量從而改善車輛動力學(xué)性能已逐漸形成趨勢。構(gòu)架作為轉(zhuǎn)向架各個(gè)零部件的安裝基礎(chǔ)，承受和傳遞車體與輪對間的作用力。構(gòu)架的輕量化設(shè)計(jì)直接關(guān)系到整車的動力學(xué)性能，具有十分重要的意義。
轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是轉(zhuǎn)向架的受力骨架，用以聯(lián)系轉(zhuǎn)向架各組成部分和傳遞各方向的力，并用來保持車軸在轉(zhuǎn)向架內(nèi)的位置。本次強(qiáng)度分析和優(yōu)化的轉(zhuǎn)向架構(gòu)架是典型的H型構(gòu)架。整個(gè)構(gòu)架為焊接鋼結(jié)構(gòu)，由2根側(cè)梁和中間橫梁組成，2根側(cè)梁由中間橫梁連接，構(gòu)成無搖枕的H型結(jié)構(gòu)。各梁均為鋼板焊接而成的箱形梁。構(gòu)架的側(cè)梁為中間低兩端高的魚腹形，以便安裝空氣彈簧，在側(cè)梁的兩端設(shè)有制動單元的安裝座。在橫梁的外側(cè)有電機(jī)懸掛座和齒輪箱吊掛座，內(nèi)側(cè)設(shè)有牽引座。圖為構(gòu)架的三維模型圖。構(gòu)架部件大致可以分為焊接鋼板和鑄件2大類。構(gòu)架的橫梁、側(cè)梁等主體部分均由鋼板焊接而成，所用的材料為P355NL1。制動安裝座、軸箱定位座、牽引座、電機(jī)吊座、齒輪箱吊座為鑄件，所用材料為G20Mn5。
本次構(gòu)架有限元分析遵照UIC515-4，UIC615-4和EN13749標(biāo)準(zhǔn)，針對構(gòu)架的靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度進(jìn)行校核。計(jì)算大致分為超常工況和模擬工況2大部分。靜強(qiáng)度評定要求構(gòu)架在超常工況下各點(diǎn)的應(yīng)力不大于材料的屈服應(yīng)力。疲勞強(qiáng)度評定要求構(gòu)架在模擬工況下各點(diǎn)符合疲勞強(qiáng)度要求。根據(jù)構(gòu)架三維模型建立構(gòu)架的有限元模型。本次分析采取了殼單元與實(shí)體單元相結(jié)合的分析模式。對構(gòu)架側(cè)梁之類的板狀實(shí)體采取抽中面方式，以相同厚度的殼單元進(jìn)行替代，對電機(jī)吊座等鑄造件采用實(shí)體單元進(jìn)行劃分，構(gòu)架一系懸掛采用具備三向剛度的彈簧單元模擬，軸箱彈性定位方式用具備等效剛度的梁單元模擬。本模型中，實(shí)體采用四面體單元劃分，殼單元采用四邊形和三角形單元劃分，共計(jì)98568個(gè)節(jié)點(diǎn)，302351個(gè)單元。
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