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動車工藝轉(zhuǎn)向架是在CRH各型動車組車體解編大修時替換動車組高速轉(zhuǎn)向架，在工藝狀態(tài)下支撐車體在各檢修區(qū)域走行，從而完成高速轉(zhuǎn)向架及車體各項檢修任務的專用設備。也就是說，工藝轉(zhuǎn)向架用于檢修庫內(nèi)替代動車轉(zhuǎn)向架，為動車車體提供一個具有移動功能的臨時支撐平臺。
輪構(gòu)架是工藝轉(zhuǎn)向架的主要承載部件，也是安裝各種零部件的骨架，需要承受和傳遞交變的垂向力、橫向力和縱向力，故它的安全性對動車車輛檢修的安全性、可靠性和經(jīng)濟性至關重要。因此工藝轉(zhuǎn)向架在滿足強度要求的前提下，還必須盡量減輕其自身的重量。為解決強度要求和重量要求這一對矛盾，本文利用Pro/E，ANSYS等現(xiàn)代工程有限元分析軟件平臺，以動車工藝轉(zhuǎn)向架的輪構(gòu)架為研究對象，對其進行建模、分析、優(yōu)化，為工藝轉(zhuǎn)向架的開發(fā)提供理論依據(jù)和技術支持。
輪構(gòu)架的上方安裝有蓄電池箱和橫梁來支撐機車車體，下方主要安裝電機、減速機及軸、箱座等零部件。輪構(gòu)架主要由鋼板焊接而成，其前后、左右均為對稱結(jié)構(gòu)。在Pro/E軟件中采用拉伸、鏡像等命令，對輪構(gòu)架進行三維建模，得到輪構(gòu)架的有限元模型。
為了更順利地進行研究，需要對輪構(gòu)架的有限元模型進行必要的簡化，忽略微小結(jié)構(gòu)對分析的影響，如很小的倒角、圓角等。
網(wǎng)格劃分：基于輪構(gòu)架的結(jié)構(gòu)特點，將其離散成實體類單元。有限元網(wǎng)格采用ANSYS/Workbench網(wǎng)格劃分技術中的Solid187單元（10節(jié)點四面體單元），將輪構(gòu)架離散成553064個節(jié)點，275280個單元。
材料屬性：輪構(gòu)架的材料為Q235鋼，屈服極限為235MPa，本次計算各工況均為運營工況，因此許用應力為材料的屈服極限除以1.65倍的安全系數(shù)，最大許用應力為142MPa。
施加約束：考慮到輪構(gòu)架支撐在軸箱橡膠支座上的特點，因此在每個支撐面上建立彈性邊界單元，彈性邊界單元的垂向、橫向和縱向剛度為一系懸掛對應的3個方向的剛度，彈性邊界單元共計12個。各工況下，輪構(gòu)架在其他位置不再有約束。
載荷條件：參照《動力轉(zhuǎn)向架構(gòu)架強度試驗方法》（TB/T2368-2005），輪構(gòu)架在強度計算時須計算垂向載荷、橫向載荷，為更全面地分析輪構(gòu)架受力工況，計算時還考慮了斜對稱載荷。
①每個輪構(gòu)架承受的垂向載荷為：
F＝38.884×9.81/2=190.73kN。
垂向載荷以面力的形式作用在輪構(gòu)架心盤的安裝面上。
②橫向載荷計算公式為：
Fy=0.5（Fz＋0.5m＋g）。
其中m＋為輪構(gòu)架自重，此處取為5t；Fz為運營垂向載荷，此處取值為Fz=59.36kN。由此算得每個輪構(gòu)架的運營橫向載荷為59.94kN，橫向載荷作用在心盤承載面上。
③斜對稱載荷是一組作用在輪構(gòu)架上反對稱于輪構(gòu)架兩對稱軸的相互平衡的垂向力系，本次計算中取Fxie=14.72kN。
④最大許用應變：兩個接觸面面積為2x450x470（mm2），則最大許用應力變形為5.625mm。
按所加載荷進行靜力分析結(jié)果如圖3，圖4所示。
由圖3可知，運營載荷工況輪構(gòu)架最大當量應力為30.048MPa，出現(xiàn)在輪構(gòu)架橫梁與側(cè)梁相接處，遠小于在運營工況下Q235鋼許用應力142MPa的標準，輪構(gòu)架的強度滿足要求。
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