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為了適應國民經濟快速發展的要求，鐵路客運已經6次提速。客車提速后，迫切需要提高貨物列車的運行速度，并改善車輛運行品質。當前，我國主型貨車轉向架是由2個側架和1個搖枕組成，又稱3大件式轉向架。這種轉向架結構簡單，檢修方便，但簧下質量大，抗變形剛度小，其較大的輪軌動力作用和蛇形失穩問題制約貨物列車的運行速度進一步提高。
為提高貨物列車的運行速與改善運行品質，焊接H型整體構架式轉向架也是目前世界上較為成熟、應用較多的一種快速貨車轉向架。某貨車廠開發設計4D軸焊接構架式轉向架用于載重120 t長大平車的運輸。轉向架軸重為采用變摩擦減振器，軸箱彈簧為二級剛度。同時，采用常接觸雙作用彈性旁承，增大轉向架與車體之間的回轉阻尼，抑制轉向架蛇行運動。本文采用國際鐵路聯盟UIC510-3規程和熱點應力評價方法，并實測動應力譜，對新型4D軸貨車轉向架焊接構架的疲勞強度和疲勞壽命進行了分析和評價。
構架用材為Q345E鋼，彈性模量為206 GPa，泊松比為0.3。取整體構架結構進行有限元分析建模，各軸箱導框采用4節點4面體單元Solid45離散，剩余部分采用4節點殼單元Shell63離散。整個構架模型共離散為166650個單元、163204個節點。
在疲勞強度計算中，主要考慮垂向、橫向和斜對稱3種載荷。其中，斜對稱載荷是將車輪上的扭轉按5‰軌道扭曲量進行考慮。運營載荷工況組合，其中Fz為垂向靜載荷，Fy為橫向載荷，α=0.23為橫向動荷系數，β=0.3為垂向動荷系數。
構架通過軸箱導框和軸箱彈簧與軸箱相連，因此在構架軸箱導框彈簧支撐處施加三向彈性位移約束。
在材料的疲勞極限用應力幅值表示時，疲勞極限隨應力比的改變而改變。因此，可以根據不同的應力比得到的疲勞極限，在相同的壽命上畫出疲勞極限圖。Goodman疲勞極限圖是進行強度評估時應用最為廣泛的等壽命曲線。
計算結果在構架結構模型上分別施加表1中所列的7個模擬運營載荷工況，計算各工況下構架結構的應力，然后再計算這7個工況中任意2個工況下的應力差值和平均應力(兩者代數和之半)，即可得到整個構架的動應力幅值和平均應力。表2給出第2和第7、第4和第7、第3和第4組合工況下大應力部位的動應力幅值及平均應力，這3種組合工況易導致構架出現較大動應力。動應力較大的部位為側梁下蓋板與導框連接區，枕梁上下蓋板與側梁連接區。其中，側梁下蓋板與導框連接區為E級焊縫，而枕梁上下蓋板與側梁連接區為D級焊縫。將表中列出的構架大應力區域的動應力幅值和平均應力，點入Q345E鋼焊接接頭的Goodman圖中。可以看出，整個構架的疲勞薄弱部位為側梁下蓋板與軸箱導框的焊縫連接區，發生在工況4和7及3和4的組合作用下。
側梁下蓋板與導框連接區枕梁上蓋板與側梁連接區枕梁下蓋板與側梁連接區熱點應力法熱點應力指最大結構應力或“結構中危險截面上的點應力”。焊接結構中熱點一般選焊趾處，因為此部位最容易產生疲勞裂紋。國際焊接學會建議對焊接結構的疲勞損傷進行評定時，應進行熱點應力分析，采用最可能發生疲勞破壞部位處的應力幅值作為疲勞設計依據。
熱點應力由膜應力和彎曲應力兩部分組成，是構件表面熱點處膜應力和彎曲應力之和的最大值，不包括焊趾處局部缺口引起的非線性應力峰值，這也是熱點應力和缺口應力的區別。熱點應力呈線性分布，一般用外推的方法得到。為避開非線性應力峰值的影響，外推測量點應該距離焊趾足夠的距離，一般在距離焊趾0.4t(t為板的厚度)處。因為此處非線性應力峰值基本消失，外推點應該從這個位置開始，國際焊接學會推薦的外推方法為在距離焊趾。
由于構架受載復雜，因此需要研究將復合應力轉化為單向等效應力的方法，以便得出沿焊縫垂直方向的結構應力分布。
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