随列车速度的提高，制动盘的温度及应力增加，产生的热疲劳失效成为制约制动盘寿命的主要原因。在制动过程中，闸片的结构直接影响制动盘的热量分布，而制动盘表面的热量分布是影响制动盘使用寿命的重要因素。因此，研究制动盘的温度和热应力分布规律与闸片结构的相互关系，对提高列车制动安全性和制动盘的使用寿命具有重要意义。本文依据盘形制动摩擦副在摩擦过程中热量的产生和分配的特点，研究了闸片结构对制动盘热量分布的影响。同时利用ABAQUS有限元模拟软件，按照高速列车制动盘和制动闸片的实际尺寸，建立了闸片与制动盘的热-机耦合模型，模拟了列车的摩擦过程，分析了闸片结构与制动盘的温度场和应力场的相互关系，得到以下结论：(1)基于摩擦块空间分布特征与制动盘表面热量分布的关系，探讨了制动闸片结构的表征方法，引入径向结构因子和周向结构因子的概念，表征了摩擦块在径向和周向上的排布方式对制动盘表面热量分布的影响。径向结构因子沿半径上的分布，可以反映出制动盘表面温度和所受应力沿径向分布情况。周向结构因子可以影响到制动盘表面最高温度的大小。这对闸片的结构设计具有一定指导意义。(2)摩擦块的形状（圆形、六边形、三角形）和排布形式均影响到制动盘的温度场和应力场分布。制动盘表面的最高温度环和最大应力环分布在摩擦接触面积最大的制动盘摩擦半径上。在12种不同闸片结构中， Y-1结构闸片的摩擦块排布方式优于其他结构闸片。(3)制动盘表面的最高温度和最大应力随闸片的径向结构因子的增大而增大，随闸片的周向结构因子的增大而减小。数值模拟验证了闸片的径向结构因子和周向结构因子可以表征闸片结构对制动盘表面热量分布的影响。(4)利用Matlab编写了闸片结构优化程序，对由5和7块圆形摩擦块组成的闸片结构进行了结构优化。优化后的闸片结构对偶盘表面温度沿制动盘径向分布均匀化程度明显提高，对偶盘表面最高温度和最大热应力也均显著降低。说明Matlab闸片结构优化程序方案对延长制动盘的使用寿命是可行的。