地铁的飞速发展使得地铁车辆的安全问题备受关注,而车下设备的安全可靠是保障地铁安全和提高其整体性能的重要因素。制动模块作为地铁车下设备,长期处于复杂的振动环境,容易发生各种形式的失效,但是目前工程中采用的强度研究方法大多是以静力学为主的传统方法,对其振动疲劳的研究一直有所欠缺。本文以振动试验中产生裂纹的地铁列车的制动模块作为研究对象,分别利用静力学和动力学方法对其进行强度和振动特性研究,探究该制动模块产生裂纹的原因,提出结构改进方案并进行试验验证。主要研究内容如下:(1)依据标准EN12663和IIW,用静力学为主的强度研究方法对该制动模块进行仿真分析,结果表明其静强度和疲劳强度均满足标准要求。(2)对制动模型进行模态分析,确定结构随机振动试验频带范围内的固有频率,并在该频带范围内对制动模块进行谐响应分析,探究算法、步长和阻尼对谐响应分析结果的影响,得到不同工况下不同测点的位移响应和应力响应,并进一步分析结构共振时的疲劳强度。研究结果表明,该制动模块在20Hz发生共振,其吊耳焊缝处应力幅值超过疲劳许用应力,这与随机振动试验中制动模块开裂位置一致。(3)提出制动模块结构改进方案,并对改进结构进行强度、模态和谐响应分析。结果表明,改进结构的固有频率、安全系数均得到了显著提高,同时共振频率下的应力幅值也低于材料的疲劳许用应力。(4)利用静力学法和瞬态动力学法分别仿真分析改进结构制动模块的冲击强度,结果表明两种方法计算的最大应力均小于材料的许用应力,且二者应力趋势一致。在ANSYS nCode DesignLife中,利用Dirlik模型对改进结构进行随机振动疲劳分析,得到试验时间内该结构垂、横、纵三个方向的累计损伤之和小于1,改进结构疲劳寿命满足要求。(5)对改进结构的制动模块进行扫频试验和振动冲击试验,结果表明改进结构的疲劳耐久性得到显著改善。谐响应分析得到的共振频率与扫频试验所得结果一致,随机振动疲劳寿命仿真结果与随机振动试验结果一致,验证了数值仿真的可行性和可靠性。本文研究内容为制动模块的设计和改进提供了参考,对车下设备零部件的强度与振动特性的研究提供了方向,提升了制动模块的使用寿命,保障了地铁车辆的运行安全。