吉林大学学报(工学版) ›› 2013, Vol. 43 ›› Issue (03): 659-664.doi: 10.7964/jdxbgxb201303017

• 论文 • 上一篇    下一篇

基于K-R动力学模型的子午线轮胎硫化过程仿真

王国林1, 傅乃霁1, 张建1,2, 裴紫嵘1   

  1. 1. 江苏大学 汽车与交通工程学院,江苏 镇江 212013;
    2. 江苏科技大学 机电工程学院,江苏 张家港 215600
  • 收稿日期:2011-12-30 出版日期:2013-05-01 发布日期:2013-05-01
  • 通讯作者: 傅乃霁(1987-),男,硕士研究生.研究方向:车辆CAE技术.E-mail:fnj871103@126.com E-mail:fnj871103@126.com
  • 作者简介:王国林(1965-),男,教授,博士生导师.研究方向:车辆工程和载运工程技术.E-mail:glwang@ujs.edu.cn
  • 基金资助:

    高等学校博士学科点专项科研基金项目(20070299006);江苏省六大人才高峰项目(07D019);江苏省普通高校研究生科研创新计划项目(CXZZ12_0666).

Simulation of the radial tire curing process based on K-R kinetic model

WANG Guo-lin1, FU Nai-ji1, ZHANG Jian1,2, PEI Zi-rong1   

  1. 1. School of Automotive and Traffic Engineering, Jiangsu University, Zhenjiang 212013, China;
    2. School of Electromechanical Engineering, Jiangsu University of Science and Technology, Zhangjiagang 215600, China
  • Received:2011-12-30 Online:2013-05-01 Published:2013-05-01

摘要: 采用混合定律模型来描述橡胶-钢丝复合材料的比热容、导热系数随温度的变化规律,利用K-R动力学模型来分析硫化反应热,基于非线性有限元软件ABAQUS编制了相应用户子程序,实现了轮胎硫化过程一体化模拟分析.在此基础上,以11.00R22.5型全钢载重子午线轮胎为研究对象进行了硫化过程模拟分析,并与轮胎硫化测温试验以及传统的模拟分析结果进行了对比.结果表明:利用此模拟分析方法可以有效地提高轮胎硫化分析精度.进而分析了硫化过程中轮胎内部温度、焦烧时间和硫化程度的变化情况,确定了轮胎的最难硫化部位,为轮胎硫化工艺设计提供了理论指导.

关键词: 公路运输, 轮胎硫化, 硫化动力学, 用户子程序, 硫化程度, 焦烧时间

Abstract: The specific heat and thermal conductivity of rubber-steel composite materials were described using a mixing rule model proposed by the authors. The K-R kinetics model was used to calculate the curing reaction heat. The user subroutine was compiled based on nonlinear finite element software ABAQUS and the integration simulation of tire vulcanization process was achieved. Then the curing process of radial tire 11.00R22.5 was simulated by this analytical method. Simulation result was compared with experiment result and with the results obtained by other researchers. The accuracy and applicability of the proposed method was confirmed by the comparison. Finally, the variations of the temperature, induction time and the curing-state were analyzed during the curing process. The last curing point of the tire was found. These findings can provide theoretical guidance for the design of tire curing process.

Key words: highway transportation, tire curing, curing kinetics, user subroutine, state-of-cure, induction time

中图分类号: 

  • U463
[1] 闫相桥. 轮胎硫化过程的有限元分析技术研究[M]. 哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,2001.

[2] Yan Xiang-qiao. Numerical modeling of dynamic curing process of tire by finite element[J]. Polymer Journal, 2007, 39(10), 1001-1010.

[3] 施斌, 王国林, 张建, 等. 子午线轮胎硫化过程仿真[J]. 汽车技术, 2008(10): 56-59. Shi Bin, Wang Guo-lin., Zhang Jian, et al. Simulation of radial tire curing process[J]. Automobile Technology, 2008(10): 56-59.

[4] 王国林, 施斌, 姬新生, 等. 基于人工智能技术的轮胎硫化优化[J]. 江苏大学学报:自然科学版,2011,32(2): 144-147. Wang Guo-lin, Shi Bin, Ji Xin-Sheng, et al. Tire curing optimization based on artificial intelligence technology[J]. Journal of Jiangsu University(Natural Science Edition), 2011, 32(2): 144-147.

[5] Toth W J, Chang J P, Zanichelli C. Finite element evaluation of the state of cure in a tire[J]. Tire Science and Technology, 1991, 19(4): 178-212.

[6] Antonucci V , Giordano M,Hsiao K T, et al. A methodology to reduce thermal gradients due to the exothermic reactions in composites processing[J]. International Journal of Heat and Mass Transfer, 2002, 45(8): 1675-1684.

[7] 张建, 王国林, 唐文献, 等. 一种模拟全钢子午线轮胎硫化过程的方法. 中国: 201110143542.0, 2011-10-19.

[8] Rafei M, Ghoreishy M H R, Naderi G. Development of an advanced computer simulation technique for the modeling of rubber curing process[J]. Computational Materials Science, 2009, 47(2): 539-547.

[9] Isayev A I, Deng J S. Nonisothermal vulcanization of rubber compounds[J]. Rubber Chemistry and Technology, 1988, 61(1): 340-361.

[10] Arrillaga A, Zaldua A M, Atxurra R M, et al. Techniques used for determining cure kinetics of rubber compounds[J]. European Polymer Journal, 2007, 43(11): 4783-4799.

[11] Ghoreishy M H R. Numerical Simulation of the Curing Process of Rubber Articles[M]. W.U. Oster(Ed.), Computational Materials Nova Science Publishers, New York, 2009: 445-478.

[12] 黄海珍,王震坤,苏俊林,等.复合工质真空相变元件的传热特性[J]. 吉林大学学报:工学版,2003,33(3):1-10. Huang Hai-zhen, Wang Zhen-kun,Su Jun-lin, et al. Heat transfer characteristics of vacuum phase-change component with complex working medium[J]. Journal of Jilin University of Technology(Na-tural Science Edition),2003,33(3):1-10.

[13] 王勖成. 有限单元法[M]. 北京:清华大学出版社,2003: 441-466.

[14] ABAQUS Inc. ABAQUS example problems manual[M].USA:ABAQUS Inc, 2007.

[15] Xiao Bo-wang,Wang Gang,Wang Qi-gui,et al.An experimental study of heat transfer during forced air convection[J].Journal of Materials Processing Technology,2010,20(7):1264-1270.
[1] 王晶, 张成春, 张春艳, 任露泉. 客车侧围格栅对发动机舱内热环境的影响 [J]. , 2012, (03): 563-568.
[2] 王占中, 任园园. 基于协同理论的公路运输与国民经济适应性[J]. 吉林大学学报(工学版), 2011, 41(增刊1): 101-105.
[3] 孟松鹤, 高慧婷, 孙莉安, 史洪军. 硅灰-矿渣对聚丙烯纤维混凝土性能的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(增刊): 214-0217.
[4] 王京, 王殿海, 曲昭伟. 适应长春-吉林高速铁路建设的公路诱增客流量预测方法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2010, 40(06): 1518-1522.
[5] 赵淑芝,朱永刚,赵贝. 基于环保约束的城市小汽车容量预测[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(增刊2): 191-0193.
[6] 孙晓燕,汪秉宏. 应用三种信息反馈策略研究含瓶颈的双通道模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2009, 39(增刊2): 76-0079.
[7] 金宁,隽志才 . 基于顾客满意度的城市公交服务水平[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(增刊): 63-0066.
[8] 曲昭伟,刘诗序,王殿海,魏巍 . 模拟电路的信号交叉口交通流模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2008, 38(增刊): 49-0052.
[9] 赵韩涛,王云鹏,王俊喜,李世武. 高速公路应急车辆指挥调度优化模型[J]. 吉林大学学报(工学版), 2006, 36(03): 336-0339.
Viewed
Full text


Abstract

Cited

  Shared   
  Discussed   
[1] 迟学芬, 吴迪, 刘丹. 带有门限的IBP+MMBP/Geo/1/K休假排队系统[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(03): 781 -787 .
[2] 龙雪琴, 关宏志, 秦焕美. 基于效率和安全的城市道路等级的自组织演化[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(05): 1222 -1229 .
[3] 宗芳, 张屹山, 王占中, 李志瑶. 城市中心商业区停车收费分析[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(05): 1235 -1240 .
[4] 赵伟, 孙汉旭, 贾庆轩, 张延恒, 于涛. 具有两种运动模式的球形机器人动力学建模与设计[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(05): 1386 -1394 .
[5] 王胜满. 用于地铁车辆的不锈钢型材拉弯成形缺陷[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(06): 1546 -1550 .
[6] 鹿传国, 冯新喜, 孔云波, 张迪. 基于Kullback-Leibler散度的无源传感器数据关联[J]. 吉林大学学报(工学版), 2013, 43(06): 1696 -1701 .
[7] 隗海林,王海洲,倪伟新,陈运峰,李君. 仿生非光滑表面对车用柴油机螺旋进气道流通特性的影响[J]. 吉林大学学报(工学版), 2014, 44(3): 668 -674 .
[8] 孙大许, 兰凤崇, 何幸福, 陈吉清. 双电机四驱电动汽车自适应复合防抱死控制[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1405 -1413 .
[9] 李蕙, 王延江, 刘宝弟, 刘伟锋, 王肖萌. 基于快速字典学习和特征稀有性的显著目标提取[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(5): 1710 -1717 .
[10] 董立岩, 隋鹏, 孙鹏, 李永丽. 基于半监督学习的朴素贝叶斯分类新算法[J]. 吉林大学学报(工学版), 2016, 46(3): 884 -889 .