光胎与复杂花纹轮胎硫化温度场有限元分析
                                                      毛渴新，胡海明
                                     (青岛科技大学机电工程学院，山东 青岛〓266061)
摘要：采用 UG建立12.00R20规格光胎与复杂花纹轮胎的三维硫化模型，使用ABAQUS仿真分析了光胎与复杂花纹轮胎在模具内的硫化升温和自然冷却过程。仿真结果表明：忽略轮胎花纹，会使轮胎胎肩和胎面部位的硫化与实际情况存在较大差距；复杂花纹轮胎模型整体硫化升温速度快，自然冷却速度也快；轮胎硫化出模后，两种轮胎模型的胎肩、胎面、三角胶部位的后硫化反应仍长时间在进行。
关键词：12.00R20轮胎；复杂花纹；硫化升温；后硫化反应
中图分类号：TQ336.1〓文献标识码：B〓文章编号：2095-509X(2020)02-0005-04

    随着生活水平的提高，人们对出行工具(比如汽车)的舒适度提出了越来越高的要求。轮胎作为车辆的关键部件，直接和地面接触，因而轮胎的质量将直接影响汽车行驶的安全性和稳定性。由于轮胎在轮胎模具中硫化成型，因此轮胎在硫化过程中的温度分布影响着轮胎的最终性能。
国内外专家对轮胎硫化的温度场等相〖HJ*4/9〗关问题进行了研究，王伟等通过建立二维轮胎硫化模型，探讨了蒸汽和过热水温度、硫化时间对硫化程度的影响；王月研究了轮胎硫化模型中有无花纹沟对轮胎硫化过程温度场的影响，研究结果表明花纹沟在建模时不应被忽略；曾钊等通过建立三维轮胎硫化有限元模型，研究初始硫化温度对轮胎硫化温度场的影响；粟本龙建立带有胶囊和模具的三维轮胎硫化模型，对巨型轮胎的硫化过程进行了仿真分析 ，但在建模时未考虑模具部件的接触热阻，只是将多个模具部件视为一体；Pandya等利用湍流SSTk-ω模型对轮胎内部的温度场和压力场进行了数值模拟，并用共轭传热法估算了上下点的温度。上述文献对轮胎硫化的温度场等问题进行了不同方面的研究，但也有不足之处，大多数研究考虑的因素较少，比如没有考虑花纹对胎冠和胎肩部位的影响。鉴于上述问题，为了能够对轮胎硫化过程中的温度变化进行更加有效的研究，让仿真结果更符合实际，本文利用UG建立12.00R20全钢轮胎三维有限元实体模型（包括钢模、轮胎和胶囊三部分)，使用ABAQUS对带有复杂花纹的轮胎与光胎模型进行硫化和自然冷却过程中的温度场仿真

1〓轮胎硫化传热理论
轮胎〖HJ*4/9〗是一种变厚度橡胶制品，橡胶材料又是热的不良导体，橡胶制品内部的硫化实际上是不等温硫化，在任意特定时刻，橡胶制品内部都存在温度分布曲线。如果能够获得整个过程中轮胎内部温度场的变化规律，就可以正确调整生产工艺，从而保证产品质量。
在硫化时，轮胎的外表面与金属模具接触，内表面与胶囊接触。轮胎内热量的传递方式主要是热传导，从而导致硫化过程中轮胎内部形成的温度场会产生温度梯度。轮胎硫化一般可分为硫化升温与自然冷却两个阶段。图1所示为大致的轮胎硫化温度历程图，轮胎硫化温度实际上的变化可能会有所差异。

图1〓轮胎硫化温度历程图

2〓轮胎材料模型图
本文以全钢子午线轮胎12.00R20为研究对........



收稿日期：2018-10-09
作者简介：毛渴新(1993—)，女，硕士研究生，主要研究方向为模具设计与理论，530416030@qq.com.

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