基于K-R動(dòng)力學(xué)模型子午線輪胎硫化仿真研究.pdf

1、硫化是輪胎制造過(guò)程最重要的工序之一，輪胎的硫化程度對(duì)輪胎的質(zhì)量具有重要的影響。準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)輪胎硫化過(guò)程的輪胎內(nèi)部的溫度和硫化程度及其變化規(guī)律對(duì)輪胎硫化工藝控制至關(guān)重要。
　　 輪胎是由橡膠和橡膠基復(fù)合材料構(gòu)成的非均質(zhì)結(jié)構(gòu)體，在硫化過(guò)程中，各種膠料的導(dǎo)熱系數(shù)、比熱容和硫化反應(yīng)速率等參數(shù)隨著硫化溫度而改變。因此，硫化過(guò)程涉及到熱傳導(dǎo)和化學(xué)反應(yīng)兩個(gè)方面的非線性，并且兩者相互影響，是一個(gè)強(qiáng)耦合過(guò)程。
　　 輪胎硫化過(guò)程數(shù)值仿真本質(zhì)

2、上是求解瞬態(tài)熱傳導(dǎo)和硫化動(dòng)力學(xué)耦合的方程。為此，本文分別采用激光擴(kuò)散法、差式掃描量熱法和無(wú)轉(zhuǎn)子硫化儀測(cè)量輪胎中各部位膠料的熱物性參數(shù)、硫化反應(yīng)熱和硫化動(dòng)力學(xué)參數(shù)。采用混合定律模型來(lái)描述橡膠一鋼絲復(fù)合材料的比熱容和導(dǎo)熱系數(shù)隨溫度的變化關(guān)系;利用K-R動(dòng)力學(xué)模型分析硫化化學(xué)反應(yīng)，并利用FORTRAN編制了硫化分析用戶子程序;采用CFD方法模擬后硫化階段輪胎的自然對(duì)流換熱，利用非線性有限元軟件ABAQUS和硫化分析用戶子程序進(jìn)行硫化過(guò)程聯(lián)合求

3、解，實(shí)現(xiàn)了輪胎硫化過(guò)程一體化仿真分析。
　　 以11.00R22.5型全鋼載重子午線輪胎為研究對(duì)象進(jìn)行了硫化過(guò)程溫度測(cè)試和硫化過(guò)程仿真分析，仿真分析結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果具有良好的一致性。同時(shí)進(jìn)行了傳統(tǒng)的模擬分析方法與本文的方法對(duì)比分析，結(jié)果表明，本文的方法可以有效地提高輪胎硫化分析精度。在此基礎(chǔ)上，分析了硫化過(guò)程中輪胎內(nèi)部溫度、焦燒時(shí)間和硫化程度的變化，確定了輪胎的最難硫化部位。
　　 研究輪胎硫化性能的評(píng)價(jià)方法，提出最難硫化