轮胎硫化过程温度场的有限元法模拟

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1、摘要硫化过程是轮胎生产的最后阶段。对产品质量有很大影响，适当的硫化程度是轮胎获得最佳使用性能的基本保障。因为轮胎是典型的厚制品，因此在硫化期间各部位的温度和硫化程度各不相同。以往的方法都是采用“宁过勿欠”的原则，延长硫化时间，致使国内轮胎生产普遍存在着过硫化的现象。为了节省硫化时间，降低过硫化程度，就必须了解轮胎硫化过程温度场的变化。只有这样才能科学制定出最佳的硫化工艺并通过有效技术措施加以实施。轮胎硫化过程温度场变化的分析方法有三种，热电偶测温法、人工神经网络法和解传热方程法。本论文综述了上述三种方

2、法的原理和前人所作豹工作，指出了前两种方法的缺点和通过有限元法解传热方程来分析轮胎内部温度场的优点。本论文工作利用先进的试验设备和试验原理对轮胎部件材料的导热系数、比热和自然对流换热系数进行了大规模测量。后者的测量采用了有限元拟合法。该方法在国内未见报导，具有一定的创新性。实践证明此方法具有结果准确，简便易行的优点。采用有限元技术，考虑了随时间变化的边界条件，模拟了轮胎在机内硫化阶段、通冷却水阶段和自然冷却阶段整个过程复杂的温度场变化情况，与实际测温试验结果进行了对比。结果显示，模拟结果成功地描述了轮

3、胎在硫化过程期间温度的变化趋势，可以为轮胎企业制定硫化工艺提供参考。此外，针对国内普遍存在的在对轮胎温度场进行分析时忽视花纹沟的情况，本文对有限元模型中花纹沟的作用进行了研究，发现有花纹沟的模拟结果与无花纹沟的模拟结果差别很大。有花纹沟的模拟结果相对无花纹沟的模拟结果升温速度、降温速度均较快且与实际测量值更为接近。因此对轮胎温度场进行分析时必须考虑花纹沟的存在。关键词轮胎硫化过程有限元温度场自然对流换热系数硫化测温花纹沟华南理工大学工学硕士学位论文jII■●■■■目==a=====E===!=E=!!

4、=±自E!==日_日-■■■■■■■■■●■目目====!==E=0==j===!==：=自==!自=!=!=!!===!自=!!======皇ABSTRACT111ecuringprocessisthefinalstepintiremanufacturingandhasastrongeffectontheproductquality．Appropriatestateofcureisafundamentalguaranteeofatiretomaintainbestqualities．Tireisat

5、ypicalthickrubberproduct，differentpartshasdifferenttemperatureandstateofcureduringcuringprocess．Indomestictirefactorypeopleoftenprolongthecuringtimetoavoidthelackofstateofcure．InordertosavecuringtimeandreducethedegreeOfovercuring，thechangeoftemperaturef

6、ieldintireduringcuringprocessmustberealized．OnlybydoingSOcanscientificvucanizationparameterbesetandbebringintoeffect．Therearethreekindofmethodtoanalyzethetemperaturefieldduringtirecuringprocess，thermoeouplemeasurement，ANNandtosolvetheheatconductionequti

7、on．Inthispapertheprinciplesandpreviousprogressesofthethreemethodaredescribed．ThedefectofthefornlertwomethodandtheadvantageoftheFEAmethodareindicated．Theconductivityandspecificheatofdifferentkindofrubberinatirearemeasuredusingmodemequipmentsandprinciples

8、．Thefreeconvectioncoefficientoftheserubbersaredeterminedusingfiniteelementfitmethodwhichisnotreportedinchina．TheresultshowsthatthismethodisVerysimpleandit’sresultisprecise．Thechangeofcomplicatedtemperaturefieldduringthewholdtirec