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半掛車是車軸置于車輛重心（當車輛均勻受載時）后面，并且裝有可將水平或垂直力傳遞到牽引車的聯結裝置的掛車。車軸作為半掛車的一個關鍵部件，其產品的強度和壽命對整車的可靠性和安全性及整車性能的影響很大，所以對車軸進行疲勞強度有限元分析和優化設計對降低成本、減輕重量、提高經濟效益有重大意義。
有限元分析（FEA）的基本概念是用較簡單的問題代替復雜問題后再求解，用有限元法分析靜動態強度和結構剛度，是現代設計的必要手段。采用現代有限元結構分析技術，使得半掛車車軸結構分析不再僅憑經驗進行，并且可以獲得設計的參變量（如車軸的結構形式、構件的幾何尺寸及其布置方式等）與結構響應（如輸出的應力和位移）之間的某種關系，還可以利用軟件提供的可視化技術實時地觀察計算分析的結果，而利用這些信息就可以對結構進行優化。
在建立半掛車車軸模型前，必須根據不同的應用情況進行具體的結構分析，使得軸和安裝在軸上的零件均有準確的工作位置，并且軸上的零件應滿足一定的裝卸和調整要求等。
半掛車車軸主要分為3段，中間為方軸，兩端為圓軸，還包括方軸向圓軸過渡的部分。其左右部分是對稱結構，為方便CAD模型及有限元模型的建立，只建立一半模型再由鏡像得到全圖。將支座與車軸裝配起來，這樣車軸的變形就可以達到整體弧線的效果，增加兩個支座后，兩個支座中間的距離為輪距1840 mm。
將Ansys集成到Pro/E中的方法有多種，利用專用接口將車軸無縫導入Ansys Workbench，這種方法是利用專門接口將這兩種軟件結合在一起，達到了無縫連接。在模型傳遞過程中基本沒有丟失元素的現象，即使有該類現象,回到Pro/E環境中，找到出現問題的地方，發揮Pro/E軟件強大的建模功能，修改模型，然后再導入Ansys中，直至成功，比在Ansys中改動模型消耗時間少。為了準確模擬車軸的試驗狀態，在左右鋼板彈簧安裝位置分別設計兩個加載塊和車軸接觸，用于施加載荷，并在軸承部位設計兩個支撐塊用于對車軸進行約束。在Ansys Workbench中對車軸進行網格劃分、網格控制、載荷和邊界條件的施加，得到導入Ansys Workbench后的模型如圖所示。
文中所分析的半掛車車軸結構為合金鋼結構，參數如下強度極限σb=700 MPa，屈服極限σs=580 MPa。根據中華人民共和國交通行業標準JT/T475-2002：掛車車軸，對D13F101型掛車車軸（最大軸載質量13 t）進行以下性能分析：垂直彎曲剛度：滿載軸負荷，每米輪距最大變形量不超過1.50 mm；垂直彎曲靜強度：垂直彎曲失效（斷裂或嚴重塑性變形）后備系數Kn≥6；垂直彎曲靜強度試驗評價指標為Kn=Pn/P其中，Kn為垂直彎曲破壞后備系數，Kn>6時為合格；Pn為垂直彎曲破壞載荷；P為滿載軸荷。此時認為屈服極限所對應的負荷為垂直彎曲失效負荷Pn，額定軸負荷為廠定最大軸載質量對應的負荷130 kN，由于力與應力成正比，所以Kn=Pn/P=σs/σmax。
載荷為13 t時，位移最大為2.8674 mm，最大位移發生在軸中間處，以此向兩邊逐漸減小。半掛車車軸結構為合金鋼結構，材料經過試驗測得參數如下強度極限σb=700 MPa，屈服極限σs=580 MPa。
剛度要求是指構件應有足夠的抵抗變形的能力。滿載軸負荷130 kN下的最大變形量為2.8674 mm；輪距為1840 mm；則每米輪距的最大變形量為2.8674/1.840=1.55 mm。此車軸基本滿足垂直彎曲剛度要求。
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