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为了适应国民经济快速发展的要求，铁路客运已经6次提速。客车提速后，迫切需要提高货物列车的运行速度，并改善车辆运行品质。当前，我国主型货车转向架是由2个侧架和1个摇枕组成，又称3大件式转向架。这种转向架结构简单，检修方便，但簧下质量大，抗变形刚度小，其较大的轮轨动力作用和蛇形失稳问题制约货物列车的运行速度进一步提高。
为提高货物列车的运行速与改善运行品质，焊接H型整体构架式转向架也是目前世界上较为成熟、应用较多的一种快速货车转向架。某货车厂开发设计4D轴焊接构架式转向架用于载重120 t长大平车的运输。转向架轴重为采用变摩擦减振器，轴箱弹簧为二级刚度。同时，采用常接触双作用弹性旁承，增大转向架与车体之间的回转阻尼，抑制转向架蛇行运动。本文采用国际铁路联盟UIC510-3规程和热点应力评价方法，并实测动应力谱，对新型4D轴货车转向架焊接构架的疲劳强度和疲劳寿命进行了分析和评价。
构架用材为Q345E钢，弹性模量为206 GPa，泊松比为0.3。取整体构架结构进行有限元分析建模，各轴箱导框采用4节点4面体单元Solid45离散，剩余部分采用4节点壳单元Shell63离散。整个构架模型共离散为166650个单元、163204个节点。
在疲劳强度计算中，主要考虑垂向、横向和斜对称3种载荷。其中，斜对称载荷是将车轮上的扭转按5‰轨道扭曲量进行考虑。运营载荷工况组合，其中Fz为垂向静载荷，Fy为横向载荷，α=0.23为横向动荷系数，β=0.3为垂向动荷系数。
构架通过轴箱导框和轴箱弹簧与轴箱相连，因此在构架轴箱导框弹簧支撑处施加三向弹性位移约束。
在材料的疲劳极限用应力幅值表示时，疲劳极限随应力比的改变而改变。因此，可以根据不同的应力比得到的疲劳极限，在相同的寿命上画出疲劳极限图。Goodman疲劳极限图是进行强度评估时应用最为广泛的等寿命曲线。
计算结果在构架结构模型上分别施加表1中所列的7个模拟运营载荷工况，计算各工况下构架结构的应力，然后再计算这7个工况中任意2个工况下的应力差值和平均应力(两者代数和之半)，即可得到整个构架的动应力幅值和平均应力。表2给出第2和第7、第4和第7、第3和第4组合工况下大应力部位的动应力幅值及平均应力，这3种组合工况易导致构架出现较大动应力。动应力较大的部位为侧梁下盖板与导框连接区，枕梁上下盖板与侧梁连接区。其中，侧梁下盖板与导框连接区为E级焊缝，而枕梁上下盖板与侧梁连接区为D级焊缝。将表中列出的构架大应力区域的动应力幅值和平均应力，点入Q345E钢焊接接头的Goodman图中。可以看出，整个构架的疲劳薄弱部位为侧梁下盖板与轴箱导框的焊缝连接区，发生在工况4和7及3和4的组合作用下。
侧梁下盖板与导框连接区枕梁上盖板与侧梁连接区枕梁下盖板与侧梁连接区热点应力法热点应力指最大结构应力或“结构中危险截面上的点应力”。焊接结构中热点一般选焊趾处，因为此部位最容易产生疲劳裂纹。国际焊接学会建议对焊接结构的疲劳损伤进行评定时，应进行热点应力分析，采用最可能发生疲劳破坏部位处的应力幅值作为疲劳设计依据。
热点应力由膜应力和弯曲应力两部分组成，是构件表面热点处膜应力和弯曲应力之和的最大值，不包括焊趾处局部缺口引起的非线性应力峰值，这也是热点应力和缺口应力的区别。热点应力呈线性分布，一般用外推的方法得到。为避开非线性应力峰值的影响，外推测量点应该距离焊趾足够的距离，一般在距离焊趾0.4t(t为板的厚度)处。因为此处非线性应力峰值基本消失，外推点应该从这个位置开始，国际焊接学会推荐的外推方法为在距离焊趾。
由于构架受载复杂，因此需要研究将复合应力转化为单向等效应力的方法，以便得出沿焊缝垂直方向的结构应力分布。
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