基于變溫加載的輪胎硫化數(shù)值模擬.pdf

1、作為對(duì)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(duì)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(jì)有限元計(jì)算的邊界條件，模擬了輪胎的硫化加熱過(guò)程及硫化降溫過(guò)程中輪胎表面與空氣的對(duì)流換熱和輻射換熱，并且考慮到輪胎內(nèi)表面是一個(gè)半封閉腔體，通過(guò)腔體輻射理論計(jì)算內(nèi)表面各點(diǎn)間輻射角系數(shù)，使得模型更接近現(xiàn)實(shí)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(cè)溫試驗(yàn)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(jì)算結(jié)果表明花紋對(duì)輪胎溫度場(chǎng)有明顯影響，相對(duì)于原有二維模型，帶花紋的輪胎三維硫化模型模擬與實(shí)驗(yàn)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(shí)間計(jì)算方法，定義等效硫化時(shí)間與膠料正硫化時(shí)間的商為硫化程度變量，以此評(píng)價(jià)膠料硫化程度。根據(jù)該理論本研究開(kāi)發(fā)了硫化程度計(jì)

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(chǎng)與硫化程度場(chǎng)的關(guān)系，使得可以通過(guò)ABAQUS模擬輪胎硫化過(guò)程中輪胎膠料硫化程度實(shí)時(shí)變化情況。計(jì)算表明該子程序計(jì)算結(jié)果與理論計(jì)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(guò)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(shí)間，節(jié)約11％能耗基礎(chǔ)上，輪胎過(guò)硫程度最高降低25%，過(guò)硫問(wèn)題得到緩解，輪胎性能得到改善。表明該模型可以用來(lái)優(yōu)