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随着列车运行速度的不断提高,要求车辆转向架向轻量化的方向发展,构架作为转向架的主要承载结构,是转向架轻量化发展的主要对象。构架质量的减轻不可避免的减小了构架的整体刚度,降低了构架的固有频率。同时,随着车辆运行速度的提高,导致线路的激励频率范围加宽,这样就使得线路的固有频率有可能接近线路的激扰频率,从而加剧车体在运行过程中的振动,甚至造成局部结构的破坏。再者,由于车辆运行速度的提高,作用于转向架上的载荷增大,构架关键承载部位的疲劳强度问题更加突出。本文以CRH3拖车转向架构架为研究对象,参照其二维平面设计图纸,运用SolidWorks三维建模软件建立了构架的几何实体模型,并利用ANSYS-workbench模块建立了构架的有限元模型。首先根据有限元模态分析理论,计算了构架在自由模态以及约束模态下的模态参数,主要包括固有频率和模态振型。利用模态振型图分析了构架的振动特性,并根据其振型曲线曲率的极值位置判断结构振动过程中易于发生疲劳破坏的薄弱环节。分析结果表明,构架在振动过程中易于发生疲劳破坏的薄弱环节主要表现在三个区域:构架侧梁与横梁的连接区域、侧梁转臂定位座所在的截面区域以及横梁管中截面区域。然后分别采用UIC615/515及JISE标准对构架进行了静强度及疲劳强度分析,根据UIC615/515加载试验标准,在超常载荷工况下,构架的最大应力发生于横向止挡座与制动吊座的连接区域,其最大应力值为296.0MPa;在模拟运营工况下,依据Goodman疲劳极限图对关键区域测试点的疲劳强度进行评估,结果表明侧梁下盖板与转臂定位座的连接弧区域为结构相对最危险区域,横向止挡座与制动吊座的连接区域及横向止挡座与横梁的连接区域为结构的次危险区域。根据JISE加载试验标准,制动载荷工况下的平均应力最大值发生于横向止挡座与制动吊座的连接区域,其最大值为308.0MPa;制动载荷工况下,利用JIS疲劳极限图对关键区域测试点的疲劳强度评估结果表明横向止挡座与制动吊座的连接区域为结构的相对最危险区域。综合构架模态分析与强度分析的计算结果,结合构架的结构、工艺特点,CRH3拖车转向架构架在使用过程中,易于发生疲劳破坏的薄弱部位主要包括如下三个区域:(1)构架侧梁侧梁与转臂定位座的连接区域;(2)侧梁与横梁的连接区域;(3)横向止挡座与制动吊座的连接区域。