随着高速铁路的迅速发展，作为其中至关重要的部件，转向架的构架结构支撑着车体自身与其上附加的载荷。使机车在铁路轨道上行驶，减缓由机车行驶时引起的振动与冲击影响，从而它的动力学性能影响着高速铁路机车的稳定性、可靠性和安全性。有限元仿真分析在工程实际问题中有着广泛的运用，但有限元模型的精度及可靠性常常困扰着有限元分析人员。有限元分析的过程中，建模方法的不同及参数的不确定性，导致有限元模型分析的不确定性。本文以转向架构架相似结构为主要研究对象，研究了机车转向架相似结构动力学分析中的若干关键技术方法。具体内容如下：研究我国铁路的转向架结构，基于相似理论的模态振型匹配原则，结合CAD软件进行结构简化，加工制造转向架相似结构试验模型。基于Nastran软件、OROS试验设备，对转向架构架相似结构进行有限元分析及试验研究。分析几种建模方法的优缺点，并基于自由自由试验的需求，研究支撑方式、激振点对试验的影响，选取合理建模方法及试验条件。针对初始有限元模型误差较大的问题，借助MATLAB工具箱，采取灵敏度分析法的模型修正，选取合理的修正参数下模型修正的最优结果。考虑到真实构架上分布的众多管道、焊接支架、吊座等结构，影响构架的质量分布，同时也影响构架本身的固有模态和动态响应。选择现代试验设计方法，建立多项式的响应面模型，结合蒙特卡洛抽样方法，利用正态分布代数法，研究机车转向架构架相似结构的不确定性正反向估计问题，通过重合度准则检验不确定性估计的精度。考虑不确定性参数非正态分布时，采取区间方法来量化不确定性，通过累积概率分布检验不确定性估计的精度。本文研究的机车转向架构架相似结构的试验及有限元动力学分析方法，为铁路行业转向架有限元模型和试验的结构动力学性能的预测及可靠性估计提供了保障。