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随着我国高速铁路的快速发展,人们对动车组的安全性和舒适性的要求也在不断提高,铁道车辆强度问题成为了人们关注的焦点问题之一。转向架是动车组主要的组成部分,轴箱体又是转向架重要的承载和运动形式转换部件。由于动车组速度越来越高,轴箱体工作环境越来越恶劣,导致其载荷更加复杂,疲劳失效频发,因而对其强度性能要求变得更加严格。以某型动车组转向架转臂式轴箱体作为研究对象,在总结国内外关于轴箱体研究成果的基础上,提出了本文的研究方法及内容。本文在不影响求解精度的前提下对轴箱体进行了简化处理,利用Solidworks和ABAQUS软件建立轴箱体刚性节点和弹性节点整体模型,采用ANSYS Workbench和ABAQUS软件对轴箱体进行静强度分析和疲劳强度评估。静强度分析结果表明,在超常载荷作用下轴箱体满足强度要求。在模拟运营载荷工况下,得到各工况应力分布情况,选用修正的Goodman-Smith疲劳极限图对轴箱体进行疲劳强度评估。疲劳强度评估结果表明所选面的节点都在Goodman-Smith疲劳极限图包络线内,轴箱体满足疲劳强度要求。依据临界面法的基本原理,选用Brown-Miller模型用于轴箱体疲劳寿命预测。分别把刚性节点和弹性节点整体模型计算结果导入到Fe-Safe软件中,定义材料疲劳参数,导入正弦载荷历程,选择Morrow公式进行平均应力修正,预测轴箱体疲劳寿命,得到轴箱体疲劳寿命分布图和疲劳安全系数分布图。结果表明两种模型的最小疲劳寿命均超过EN 13749:2005标准规定的1200万次,轴箱体满足设计要求。为得到质量更轻的动车组转向架转臂式轴箱体结构,基于变密度法,以结构应变能最小为目标函数,在给定工况下采用Hypermesh/Optistruct软件对该轴箱体进行拓扑优化设计,并通过ANSYS Workbench软件对轴箱体优化结构进行强度分析。结果表明优化后的结构不仅最大Von-Mises应力值有所降低,其质量也比原结构降低了8.43%。