基于變溫加載的輪胎硫化數(shù)值模擬.pdf

1、作為對輪胎性能有決定性影響和輪胎生產(chǎn)中耗能最多的工藝，對輪胎硫化工藝進(jìn)行數(shù)值仿真具有重大意義。
　　本研究建立了帶花紋的輪胎三維有限元模型，模型中考慮了輪胎材料的各向異性傳熱，模擬了材料傳熱參數(shù)隨溫度的變化，根據(jù)硫化生產(chǎn)工藝設(shè)計有限元計算的邊界條件，模擬了輪胎的硫化加熱過程及硫化降溫過程中輪胎表面與空氣的對流換熱和輻射換熱，并且考慮到輪胎內(nèi)表面是一個半封閉腔體，通過腔體輻射理論計算內(nèi)表面各點間輻射角系數(shù)，使得模型更接近現(xiàn)實條件。在

2、考慮花紋的三維模型中，按照花紋形狀在花紋相應(yīng)位置施加邊界條件，根據(jù)硫化測溫試驗分別設(shè)置模擬硫化升溫階段的機(jī)內(nèi)硫化載荷步和模擬硫化降溫階段的后硫化載荷步，計算結(jié)果表明花紋對輪胎溫度場有明顯影響，相對于原有二維模型，帶花紋的輪胎三維硫化模型模擬與實驗結(jié)果吻合更好。
　　研究輪胎硫化理論，利用阿累烏尼斯方程推導(dǎo)等效硫化時間計算方法，定義等效硫化時間與膠料正硫化時間的商為硫化程度變量，以此評價膠料硫化程度。根據(jù)該理論本研究開發(fā)了硫化程度計

3、算子程序，將硫化程度變量引入ABAQUS中，利用子程序建立膠料溫度場與硫化程度場的關(guān)系，使得可以通過ABAQUS模擬輪胎硫化過程中輪胎膠料硫化程度實時變化情況。計算表明該子程序計算結(jié)果與理論計算結(jié)果一致，程序是正確有效的。
　　本研究利用帶花紋的輪胎三維硫化數(shù)值模型通過數(shù)值模擬優(yōu)化了原有硫化工藝，優(yōu)化后工藝在縮短硫化加溫時間，節(jié)約11％能耗基礎(chǔ)上，輪胎過硫程度最高降低25%，過硫問題得到緩解，輪胎性能得到改善。表明該模型可以用來優(yōu)