1 概述

    隨著地鐵車輛技術的迅速發展和人民生活質量的不斷提高，制動電阻作為地鐵車輛制動過程中的重要部件，其設計要求能夠適應車輛越來越高的運行速度，一方面要求產品能夠適應車輛在運行過程中，在各種沖擊振動中具有足夠的強度、高可靠性和長久的壽命，另一方面要求產品具有良好的散熱結構，能夠快速將由車輛制動時產生的能量轉化成熱量釋放到空氣中。

    在過去的制動電阻產品設計中，以上問題的解決較多的依賴于工程師的個人經驗和對樣機的實際測試，很多都是在產品設計的后端或工程化階段，這樣不但效率低下而且需要花費昂貴的試驗費用，在市場競爭日益激烈的今天，效率和成本就意味著競爭力，這種滯后的產品開發模式和昂貴的試驗費用直接影響到了企業的產品競爭力，作為專業研發生產制動電阻的專業公司，我們已經意識到了這些問題，必須要及時解決。

    CAE（Computer Aided Engineering，中譯：計算機輔助工程設計），指用計算機輔助求解分析復雜工程和產品的結構力學性能，以及優化結構性能等。CAE仿真技術從上世紀60年代初在工程上開始應用至今，已經有了飛速的發展，它和高速發展的計算機技術相結合，在生產、設計、科研、教學等各個領域得到了廣泛的應用，顯示出了巨大的技術效益和經濟效益，CAE技術在解決制動電阻設計、開發、生產過程中遇到的問題帶來了高效率、低成本的途徑。

    以下分兩大部分介紹仿真技術在制動電阻產品設計中的應用。

2 制動電阻振動、沖擊、疲勞、壽命和可靠性仿真分析

    在產品設計中，振動、沖擊、疲勞、壽命等是非常重要的性能指標，依靠傳統的設計方法只能對樣機進行試驗和測試來判斷其可靠性，這種方法是有效，但在產品開發中又出現了難以克服的局限性：

    (1)樣機試驗只能在樣機生產完成后，在產品的實效性上難以滿足日益激烈的競爭需求，產品開發周期長，而且破壞性的試驗增大了產品的制造開發成本；

    (2)樣機測試通常得到的是整體數據，對于產品局部細節部分存在的隱患難以發現；

    (3)探究產品的疲勞程度、使用壽命等問題，需要投入大量的時間，進行反復試驗，造成產品試驗周期過長，試驗成本高；

    以上問題，使得制動電阻產品在開發過程中，對于振動、沖擊、使用壽命等可靠性問題的仿真分析顯得尤為重要。通過運用仿真系統，從產品的垂向沖擊振動變形情況、靜態載荷和動態載荷情況進行詳細分析，先計算出產品結構的應力，利用動荷載的分布特征，模擬出制動電阻的荷載流，計算荷載效應，得出整體結構的可靠度，然后運用系統可靠度原理分析整個產品的可靠度指標，通過可靠度指標來確定整個產品結構體系的使用壽命。

    通過仿真技術分析，在設計階段就可以及時發現和解決產品可靠性和壽命方面存在的缺陷問題，能非常有效的降低產品的設計開發成本，縮短產品開發周期。仿真分析的準確性和實效性已經得到了實踐驗證，成為制動電阻產品開發中的必須環節。

3 制動電阻散熱問題仿真分析

    產品在設計過程中，溫升是一項十分重要的性能指標，而溫升通常是受到電阻帶的結構形狀、風機的性能和制動電阻的散熱結構等幾項因素影響。在電阻帶結構確定，風機的性能參數已確定的情況下，制動電阻的散熱結構好壞對制動電阻的溫升影響是非常明顯的。而在傳統的制動電阻產品設計開發過程中，無法對散熱結構進行有效的計算，往往只能對樣機進行測試，根據測試的溫升數據判斷制動電阻散熱結構是否存在缺陷，這種對樣機的測試固然有效，但同樣存在一定的局限性。

    (1)樣機測試只能得到具體的溫升數據，無法有效比較不同散熱結構的優缺點，很難發現散熱結構的改進方向；

    (2)樣機測試往往需要的周期較長，需要制作不同的散熱結構的樣機用來進行測試對比，這樣不但增加了產品的開發成本，也延長了產品的開發周期，無法滿足目前日益激烈的市場競爭需求。

    以上問題，使得制動電阻產品在開發過程中，對于散熱結構的仿真分析顯得非常重要，目前制動電阻產品已使用仿真分析技術，很好的解決了以上存在的問題，不同部位的數據能一目了然。

    將仿真技術應用到制動電阻產品開發中，通過對產品的結構與散熱的仿真分析，很好的解決了產品在沖擊、振動、疲勞、壽命和散熱等問題，有效的提高了產品優化改進的效率，降低了優化改進的成本，確保了優化改進結構的有效性，提升了用戶對制動電阻產品技術實力的認可度。

4 結束語

    隨著計算機和現代工業的迅速發展，新技術得到廣泛的應用，CAE仿真技術的應用范圍日益廣泛，其作用也愈加重要。仿真技術的應用，既提高了制動電阻產品質量，又縮短了設計、試制周期，同時能科學合理的控制成本，提高生產效率，對促進我國城市軌道交通的快速發展有著重要作用。