动车组作为一种快捷、便利的交通工具,其可靠性和安全性是保证列车安全可靠运行的基础和前提。同时,随着列车运行速度的不断提高,可靠性和安全性也越来越受到关注。转向架构架作为动车组走行部的重要组成部件,对其可靠性的研究是保障整车可靠性的关键。因此,本文以某型号动车组转向架构架为研究对象,创新性地运用Monte Carlo simulation(MCS)、双重响应面代理模型和多岛遗传算法等方法对转向架构架进行结构可靠性分析及优化。本论文完成的主要内容如下:(1)对转向架构架进行静强度及模态分析。通过给定的几何模型运用HyperMesh软件建立转向架构架的有限元模型。根据UIC615-4和EN13749-2011标准,计算构架在超常工况下的载荷工况组合,并将其施加到有限元模型中计算得到构架的静强度结果。按照标准规定的静强度评定方法分析转向架构架的静强度计算结果是否满足设计要求。其次,采用Block Lsnczos模态提取法提取转向架构架1-10阶模态仇,并根据转向架构架的模态分析计算结果确定转向架构架的基频,判断该频率是否能有效地避开轮轨界面和车体、悬挂系统的自振频率,以确定是否满足防止构架结构共振的要求。(2)基于双重响应面法的转向架构架结构可靠性分析。根据静强度分析结果,选取应力值较大的3个工况作为主要研究工况。将选定工况下转向架构架的应力以及质量作为输出响应,运用MCS方法对其进行灵敏度分析,确定对构架应力及质量影响较大的设计参数。考虑设计参数的不确定性,并根据其概率统计特征,利用最优拉丁超立方方法对其进行试验设计,通过有限元计算得到对应的响应值。运用最小二乘法对试验设计结果进行拟合,得到表征设计参数与响应关系的双重响应面代理模型。结合双重响应面代理模型和MCS方法对转向架构进行可靠性分析,得到构架在3种工况下的可靠度。该方法不仅提高了计算效率。同时考虑了设计和制造过程中的不确定性,计算结果偏于保守,更具有说服力。(3)基于响应面法的转向架构架结构优化。根据灵敏度分析确定的设计参数,利用Workbench软件,以转向架构架应力最小为优化目标,以设计参数的公差允许范围为约束,基于响应面法对其进行单目标结构优化。基于此,利用Isight软件,在优化变量一致的前提下,增加构架质量小于1.68t为约束条件,并增加转向架构架质量最小为优化目标,基于双重响应面法利用多岛遗传算法对转向架构架进行多目标结构优化。研究结果表明:优化前后构架的可靠度基本一致,应力和质量分别降低了 5.85%和3%。相比单目标优化,虽然在应力降低幅度上不是很明显,但是兼顾了构架的质量约束,计算结果更具有实际参考价值。