基于HyperWorks的高速转向架基础制动装置模态分析
近年来，随着我国高速铁路的迅猛发展，人们对高速列车的运行稳定性，安全性与舒适性的要求也越来越高，因此高速转向架制动装置的可靠性就显得尤为重要。
SKTB-200型高速转向架的基础制动系统采用浮动液压卡钳式基础制动装置，如图1所示，该结构由夹钳本体，支持架与安装座三大部分组成。制动夹钳本体采用悬臂式的安装方式，结构小型，轻量，内有液压制动缸。
SKTB-200型转向架在高速运行中产生的振动通过支持架传导至夹钳本体，制动时，活塞在液压力的作用下伸出，夹钳本体沿支持销滑动，直到两侧闸片全部紧贴制动盘实施制动。
图1 SKTB-200型高速转向架基础制动装置实体模型
建立的耦合模型包括基础制动系统的各制动部件（夹钳本体、横向支持销、支持架、安装座）。按照确定的连接方式，建立子结构与系统的有限元模型。为便于更好的进行有限元模型的分析，有必要对模型进行设置与结构上的简化，比如去掉了支持架顶端的倒角，圆角，安装座上的通孔，以及支持销上的横向弹簧等，这些结构上的简化对建模和计算都非常有利。简化后的子结构及模型的材料属性定义为：弹性模量为2.1x105MPa，泊松比取0.3，密度为：7.85x10-9t/mm3。网格统一采用solid45四面体单元，单元特征角度均为45度，最小单元尺寸均采用为2mm。为了节省计算时间，在满足仿真精度要求的前提下，各子结构分别采用了不同的单元尺寸，夹钳本体为10mm，支持架与安装座为8mm，而横向支持销为承载的关键部件，故采用较为稠密的网格，尺寸为4mm。各部件子结构与系统的三维有限元模型如图2所示。
图2 各部件的三维有限元模型
图3 基础制动系统的有限元模型
根据建立的系统有限元模型，在HyperMesh软件中进行约束与载荷的建立，利用OptiStruct进行仿真分析，然后由HyperView读出结果。采用分析得到的模态参数（主要是频率和振型）来代替复杂的有限元模型。取其前12阶模态 ，前6阶为模型的刚体模态，本文略去介绍，只考虑第7～12阶的弹性体模态。
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