材料为B+钢的铸钢摇枕、侧架是铁路货车的重要组成部分,属于关键受力部件,车厢及货物的全部重量通过它们传递到车轴,铁路重载提速以及车辆升级换代,对铸钢摇枕、侧架的结构、材质及力学性能都提出了更高的要求。零件的设计壁厚越厚,零件所能承受的载荷越高,但因此带来的自重增加又制约了快捷的发展。本文以铁路货车用B+钢为研究对象,通过理论分析和数值模拟技术设计试样,结果表明:在壁厚<50mm时,确定单个试样采用相同长宽值200mm×200mm,能消除因长宽值的不同对铸造过程的影响,从而充分体现壁厚对试样充型和凝固过程的影响。在中国北车集团齐车公司的铸钢生产现场浇注试样,对其在铸造生产中由壁厚变化所引起的致密度和显微组织、拉伸性能、冲击性能及硬度的变化进行了较为系统的研究,试验结果表明:当B+钢壁厚由14mm向50mm变化时,其边缘部位的致密度、抗拉强度和冲击功基本保持不变;其中心部位致密度、抗拉强度和冲击功随壁厚增加而减小,当壁厚增加到50mm时,致密度、抗拉强度和冲击功只有其对应边缘部位的30%左右;其边缘部位和中心部位的硬度变化不明显;其边缘部位的显微组织没有明显变化,而中心部位随壁厚增加疏松或小孔明显增加;运用数学方法分析试验结果,进而确定了B+钢试样壁厚与致密度、力学性能的定量关系,得到了回归方程。并依照实际铸造工艺对试样进行铸造过程数值模拟分析,结果表明:当B+钢壁厚由14mm向50mm变化时,试样的流动温度场变化很小,速度场变化十分明显,由强烈的紊流状态趋向比较平稳的层流,因此流动过程速度场使其凝固温度场分布更均匀。同时采用温度梯度、Niyama和体积收缩量法对各组试样数值模拟计算结果分析,结果表明:当B+钢壁厚由14mm向50mm变化时,缺陷区域逐步缩小,也就是说壁厚越小试样中铸造缺陷越分散,反之越集中。本研究为大轴重的转向架的产品结构设计、铸造工艺设计和实际生产制造提供理论依据。