轮胎硫化过程数值分析及试验研究

为研究轮胎硫化特性,对其硫化过程进行了数值模拟.提出采用混合定律模型模拟橡胶-帘线复合材料的导热系数、比热容和密度的变化,分别采用三维热参数模型、混合动力模型和无量纲参数公式描述橡胶的热物性参数、硫化动力学特性和焦烧特性,运用ABAQUS软件对某子午线轮胎的硫化数值过程进行数值分析和试验研究.结果表明:数值结果与试验结果具有良好的一致性,最难硫化的部位在胎肩N600处;当胶囊厚度减小50%时,N600的焦烧时间缩短5.98%,工程正硫化时间降低了11.84%;当初始预热温度增加66%时,N600的焦烧时间缩短27.05%,此处的最高温度和工程正硫化时间变化不大;当蒸汽平均温度提高5%时,N600的工程正硫化时间降低9.29%,此处的焦烧时间和最高温度变化不大.     

基于混合动力学模型的橡胶压头硫化过程仿真

为了研究橡胶的硫化特性,对某橡胶压头硫化过程进行了有限元分析.结合未硫化橡胶、半成品橡胶和已硫化橡胶的热物性试验,建立了橡胶热物性参数与胶料状态、温度和硫化程度的关系式;根据3种温度下胶料的流变曲线,提出了一种混合动力学模型,并运用商业软件ABAQUS及其用户子程序UMATHT,对压头硫化模型进行数值计算;分析了压头在硫化过程中的焦烧、温度和硫化程度等参数,并研究了初始温度对压头硫化的影响.结果表明:所提出的混合动力模型、热物性参数表述模型可以更加精确地描述硫化过程中橡胶的动力学特性、热物性参数变化规律;压头初始温度与焦烧时间、硫化程度和温升速度近似成一阶线性反比例关系.     

基于K-R动力学模型的子午线轮胎硫化过程仿真

采用混合定律模型来描述橡胶-钢丝复合材料的比热容、导热系数随温度的变化规律,利用K-R动力学模型来分析硫化反应热,基于非线性有限元软件ABAQUS编制了相应用户子程序,实现了轮胎硫化过程一体化模拟分析。在此基础上,以11.00R22.5型全钢载重子午线轮胎为研究对象进行了硫化过程模拟分析,并与轮胎硫化测温试验以及传统的模拟分析结果进行了对比。结果表明:利用此模拟分析方法可以有效地提高轮胎硫化分析精度。进而分析了硫化过程中轮胎内部温度、焦烧时间和硫化程度的变化情况,确定了轮胎的最难硫化部位,为轮胎硫化工艺设计提供了理论指导。