[發明專利]子午線輪胎成型過程的模擬方法

有效

• 申請號: 201010249638.0
• 申請日: 2010-08-10
• 公開（公告）號: CN101923589A
• 公開（公告）日: 2010-12-22
• 發明（設計）人: 王國林;張建;安登峰;應世洲;馮耀嶺;杜小偉;朱美林
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G06F17/50
• 分類號: G06F17/50
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 盧亞麗

技術領域

本發明涉及一種子午線輪胎成型過程的模擬方法，該方法能實現子午線輪胎水胎成型的計算機模擬。

背景技術

在進行輪胎施工設計過程中，多使用基于經驗的試錯方法來判斷部件結構形狀和尺寸是否合理，這種方法具有適用范圍窄、精度低和獲取信息量小等缺點。特別是對于復雜結構、新材料或新工藝的輪胎設計和制造，利用這種方法試驗次數增多且誤差很大，往往無法取得理想結果，造成產品研發周期長，浪費巨大。

近年來，計算機模擬在輪胎領域得到廣泛地應用，已經成功地應用與輪胎的性能分析、硫化分析、溫度場分析等方面。中國專利公開號為CN101211385A的專利文獻公開了輪胎性能有限元分析模型的建模方法和模擬方法；日本專利申請號Nos.2003-127622、2004-20229、2004-322971和2002-67636，以及中國專利公開號為CN101639409A的專利文獻公開了用計算機模擬輪胎滾動的各種方法；中國專利公開號為CN101432115A和CN101563199A的專利文獻公開了輪胎硫化模擬方法。然而，至今沒有輪胎成型過程模擬的相關研究。

發明內容

本發明的主要目的是提供一種子午線輪胎成型過程的模擬方法，主要根據輪胎在成型鼓上的工藝流程和方法，對成型設備和工藝步驟進行有限元模擬分析模型簡化，提供各工藝步驟的有限元模擬方法，實現輪胎成型過程中的胎體部分部件貼合、胎冠部分部件貼合、三角翻轉、充氣、胎側翻轉貼合等工藝流程模擬分析。

本發明的模擬子午線輪胎成型過程包括如下步驟：

(1)通過使用具有至少一個彈性元的有限元模型來建立輪胎施工部件模型，用于數值計算；

(2)將輪胎成型過程分成三角膠部件翻轉子系統、胎冠部件貼合子系統和胎體部件貼合子系統3個子系統并分別進行成型模擬；

(3)將3個子系統模型分別安裝在成型鼓上，模擬輪胎在成型轂上成型組裝過程；獲取至少一個與所述輪胎成型相關的物理參數。

本發明中將輪胎成型過程分成三角膠部件翻轉子系統、胎冠部件貼合子系統和胎體部件貼合子系統3個子系統并分別進行成型模擬。所述3個子系統部件模型具有多種橡膠模型以及簾線-橡膠復合材料模型構成的復雜結構。

所述橡膠模型物理性能是粘塑性本構，至少包括彈性模量、泊松比和屈服極限。

所述簾線-橡膠復合材料模型中的簾線部分使用REBAR模型來描述。

所述子系統成型過程還包括三角膠部件翻轉過程、胎冠部件貼合過程和胎體部件貼合過程。

所述成型組裝過程包括基于子系統成型模擬結果來完成充氣和胎側翻轉的模擬。

本發明方法具有應用范圍廣、精度高和信息量大等優點，能夠克服傳統方法的缺陷，有效地預測成型前后輪胎的總體性能和指導施工設計(口型設計和工況設計)，使輪胎產品誤差最小化，從而減少輪胎試制次數，縮短輪胎研發周期，降低輪胎研發成本。

附圖說明

圖1為本發明的模擬方法的步驟和實施流程圖；

圖2為待模擬輪胎胎體部子模型的剖面圖；

圖3為待模擬輪胎胎冠部子模型的剖面圖；

圖4為待模擬輪胎三角膠部子模型的剖面圖；

圖5為待模擬輪胎成型子系統模型的的剖面圖；

圖6為輪胎成型充氣的模擬結果；

圖7為輪胎成型胎側翻邊的模擬結果；

其中，1-主成型轂模型，2-胎側膠部分，3-型膠部分，4-耐磨膠部分，5-加強層部分，6-內襯層部分，7-胎體部分，8-胎肩下墊膠部分，9-副成型轂，10-膠條部分，11-胎肩上墊膠部分，12-2號帶束層，13-1號帶束層，14-0號帶束層，15-3號帶束層，16-胎冠部分，17-成型推塊，18-硬三角膠部分，19-膠片部分，20-軟三角膠部分，21-鋼絲圈部分

具體實施方式

本發明提供了一種子午線輪胎成型過程的模擬方法。圖1為根據本發明的子午線輪胎成型過程模擬實施流程圖。在本實施方式中，首先一個步驟S1是，采用有限元法在相應成型轂子午面上布置至少一個有限元模型E(三個子系統，即胎側部、胎冠部和三角膠部)，以模擬子系統模型和相應成型設備模型。

對于有限元模型E，優先使用軸對稱四邊形單元和三角形單元簡化橡膠部分，優先使用軸對稱面單元嵌入REBAR單元簡化簾線部分，優先使用軸對稱剛性單元簡化相應成型轂部分。根據有限元理論，為每個有限元模型E確定用該方法表示的橡膠的物理性能(如彈性模量、屈服極限和泊松比)以及簾線的物理性能(如彈性模量、泊松比、簾線角度、間距和截面積)。