复合结构橡胶厚制品硫化过程温度分布的仿真和硫化条件的优化

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1、摘要摘要合适的硫化工艺条件(硫化温度、时间和压力等，主要是第二者)是保障橡胶制品质量的重要加工因素。而橡胶厚制品硫化(工艺)时间的确定是件比较难办的事情，对于钢板一橡胶层交替迭合的厚制品则更甚。迄今国内外橡胶厚制品，例如最典型的轮胎的硫化时间的确定，主要依靠热电偶轮胎硫化测温法。类似的，橡胶厚制品硫化时间的确定也可以仿照热电偶轮胎硫化测温法进行。然而，对于复合结构的橡胶厚制品，由于加工工艺和加工设各等原因的限制，比如交传机车人字弹簧等，连硫化测温法也无法实施。近年来随着计算机技术发展起来的人工神经网络法，也许可确定某些橡胶厚制品的

2、硫化时问，但是它必不可缺的“样本”实际上也是建立在热电偶硫化测温法上的。针对当前国内外确定硫化(工艺)时间技术的现状，本研究试图开拓和摸索确定橡胶厚制品、特别是复合结构橡胶厚制品硫化时间的一种崭新的科学方法——求解传热偏微分方程定解问题的方法：l、设计了可埋置20路热电偶的钏板一橡胶层交替迭合的o160mmX82ram圆柱状制品及其模具作为研究对象(实体模型)，建立这个制品的硫化过程热仿真的数学一物理模型，用著名的有限元分析软件ANSYS建立有限元法模型并求解之。得到该测温点在硫化过程的温度分布和变化(模拟的位置一时间一温度数据)

3、，找到该制品升温最慢(往{丰也是最迟达到t9。)的微区域。2、热仿真既预测制品在硫化机中加热硫化阶段的温度分布和变化，也预测制品在硫化后冷却阶段的温度分布和变化，是硫化全过程的热模拟。3、在热模拟的基础上，用阿累尼乌斯型公式计算制品任意点的等效硫化时J’HJ(EQT)。4、提出和确定了一种最佳启模时间的方法，即构造了一个目标函数f(O，其中t是肩模时间，在热模拟和EQT模拟的基础上，可算得．，㈨=0时的t值，它就是最佳启模时间ts。还做了所研究的厚制品的硫化测温试验以便验证热和EQT模拟。结果表明升温最迟缓的微区域(以测温点4为代

4、表)的温度一时间曲线和EQT--时间曲线，预测的与实测的吻合得相当好，说明本研究所用的方法具有乐观的应用前景。求解传热微分方程问题必须使用有关材料的热性能和热参数，奉研究所用到的橡胶导热系数、比热、密度和对流换热系数不是简单采用文献值，而是自己测试的。其中的圆柱状橡胶在大气中的自然对流换热系数就是采用一种新颖的，国内未见报导的方法确定的。llI华南理工大学工学硕士学位论文关键词：橡胶厚制品硫化有限元法温度分布等效硫化时间最佳启模时间IV摘要ABSTRACTAgoodcBrecondition(curetemperature，tim

5、eandpressure，especiallythetime)istheguaranteeoftherubberquality．Butit’Snoteasytodeterminecuretime，especiallythecompoundstructurethickrubberproduct(suchasthelaminatedrubberbearings)．Uptothepresent．determineofcuretimeofthemickrubberproduct(suchastire)dependonthethermoco

6、uplemeasurement．Similarly,determineofcuretimeofthethickrubberproductcallusethetherrnocouplemeasurementmethod．However,forsomecompoundstructuret11ickrubberproduct，thethermocouplemeasurementisverydifficult，evenimpossible．TherecentdevelopedANNmaybeamethodtodeterminecureti

7、meoftheproduct，butthe‘sample’ofANNcomesfromthethermocouplemeasurement．Frontedthisdilemmaofthetechnologytodeterminethecuretime，thisresearchtrytofindanewandscientificmethodtodeterminethecuretimeofthemickrubberproduct．especiallythecompoundstructurethickrubberproduct．1．We

8、designalaminatedcolumnarlaminatedrubberproductandcreateamath—physicalmodelofthecureprocessofthisproduct．Thenwecreateafinitee