考虑工程实际中设计参数的不确定性,基于D-最优试验设计和可靠性理论对转向架构架进行结构强度分析.根据UIC 510-3-1994标准对构架进行结构强度分析,确定受力较大部位的设计参数.运用APDL语言建立构架的参数化模型,并对设计参数进行D-最优试验设计,进而计算构架的结构强度.利用最小二乘法对试验数据进行拟合,建立多项式响应面函数,并对其进行方差分析,检验响应面的精度.基于高精度响应面函数,采用Monte-Carlo拉丁超立方抽样方法对构架进行结构强度的可靠性分析.研究结果表明:设计参数的变化对结构强度的影响较大,且各设计参数的交互作用较小.转向架构架的结构可靠度为0.984 3,表明了不确定参数对构架结构强度和安全性的影响程度.基于D-最优试验设计的响应面法工作效率高,可为其他复杂结构的不确定性分析提供参考.