[發明專利]一種模擬全鋼子午線輪胎硫化過程的方法

有效

• 申請號: 201110143542.0
• 申請日: 2011-05-30
• 公開（公告）號: CN102218840A
• 公開（公告）日: 2011-10-19
• 發明（設計）人: 張建;王國林;唐文獻;安登峰;王曉娟;蘇世杰;王勇;張鑫;傅乃霽
• 申請（專利權）人: 江蘇科技大學
• 主分類號: B29D30/08
• 分類號: B29D30/08;B29C35/02
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

1.一種模擬全鋼子午線輪胎硫化過程的方法，其特征是包括如下步驟：

1)測量獲得輪胎中各橡膠材料的流變曲線和熱物性參數、輪胎中生膠在135℃、145℃和160℃的三種恒溫下的硫化轉矩-時間變化曲線以及水囊的熱物性參數，計算得出相應的硫化程度-時間變化關系曲線和硫化程度-硫化反應速度變化曲線以及三種恒溫下的誘導時間；

2)定義輪胎各部分材料的熱物性和/或硫化動力學特性，使用混合動力學模型定義輪胎中橡膠的硫化動力學特性；

3)使用網格劃分方法對輪胎進行快速網格劃分；

4)建立輪胎硫化的傳熱-化學反應耦合方程：

5)基于牛頓迭代法對傳熱-化學反應耦合方程進行數值計算，由測試出的硫化反應總熱量和硫化反應速率乘積確定橡膠生熱率，數值計算的時間增量定義1秒；

6)獲取工程正硫化時間、溫度、硫化程度、硫化反應速率中至少一個與所述輪胎硫化相關的物理化學參數。

2.根據權利要求1所述的一種模擬全鋼子午線輪胎硫化過程的方法，其特征是；步驟2)中，對于輪胎中橡膠材料，導熱系數和比熱容按下式定義：

k=Σi=1n(Πj=1,j≠inα-αjαi-αj)ki,n=3,]]>ki=ai1+bi1T,T≥T0ai2+bi2T,T<T0,i=1,2,...,n;]]>

cp=Σi=1n(Πj=1,j≠inα-αjαi-αj)cpi,n=3;]]>cpi=ci1+di1T,T≥T0ci2+di2T,T<T0,i=1,2,...,n;]]>

k為瞬時導熱系數，k_i為硫化程度為α_i時橡膠的導熱系數，α為橡膠的硫化程度；T為溫度；T₀、a_i1、b_i1、a_i2、b_i2、c_i1、d_i1、c_i2和d_i2是由試驗確定的常數；c_p為瞬時比熱容；c_pi為硫化程度為α_i時橡膠的比熱容；

所述混合動力學模型定義輪胎中橡膠的硫化動力學特性是；

為硫化反應速率；

α為硫化程度；E、E₁和E₂為活化能；R為氣體常數；K、K₁、K₂為速率參數；A、A1、A2為Arrhenius函數的常數參數；e為指數函數；α₀通過式進行數值標定來確定；k為迭代次數，Δt為時間增量；

輪胎中的橡膠-鋼絲復合材料結構的導熱系數、比熱容、密度定義為：

k_com(T)＝v_sk_s+(1-v_s)k_m(T，α)；Ccom(T)=vsρsCs+(1-vs)ρmCm(T,α)ρcom;]]>

ρ_com＝v_sρ_s+(1-v_s)ρ_m；k_com(T)為導熱系數，T為溫度，v_s、k_s分別為鋼絲的體積分數和導熱系數，k_m(T，α)為橡膠導熱系數；α為硫化程度：C_com(T)為復合材料的比熱容，T為溫度，v_s、C_s分別為鋼絲的體積分數和比熱，C_m(T，α)為橡膠比熱容，α為硫化程度；ρ_com為復合材料的密度，ρ_s為鋼絲的密度，ρ_m為橡膠的密度。