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车用技术制品与应用 张金云 等·轮胎硫化温度场数值模拟

局部坐标系 x 轴正方向，复合材料 3 个方向的导热系 用肩部测温点历程，实际胎冠中心表面温度略高于胎
数按照局部坐标系 x、y、z 3 个方向分别定义。 肩表面温度，温度差值在允许误差范围，因此未将该
误差体现在仿真分析中。

图 16 第一带束层局部离散坐标系示意图

3 结果分析与讨论
目前直压硫化工艺条件确定主要参考传统胶囊硫 图 17 2# 硫化温度历程
化工艺，未精确考虑装备不同引起的硫化程度区别，
测温结果显示硫化薄弱点出现过硫现象，证明了现有
直压硫化工艺需进一步优化设计。本文利用有限元仿
真手段指导直压硫化工艺条件的优化设计，并在此基
础上探索高温硫化时间的确定。
3.1 有限元模型验证
半钢轮胎胶料厚度最大的点分布于子口胶、胎冠
中心和胎肩 3 个部位，取以上 3 处硫化最薄弱点，对
比其实验和仿真硫化温度场和硫化程度场历程曲线，
以验证建立有限元模型的有效性。参照测温点埋线分
布 图，3 点测温编号分别 node2、node8、node10，3
点的硫化温度和程度场曲线分别如图 17~ 图 22 示，
图 18 2# 硫化程度历程
黑色矩形点曲线为实验测试值，红色原点曲线为仿真
值，由图知，温度和硫化程度的实验和仿真曲线走向
高度一致，绝对值的差较小。子口胶厚度中点在硫化
起始阶段仿真温度较实验值略低，温度误差最大值为
7℃，达到正硫化的时间差为 23 s，仿真误差较硫化过
程的最高温度和正硫化时间均可忽略，说明该点仿真
温度历程和硫化程度历程与实验测试值吻合程度较高。
起始阶段仿真升温速率低于测试值的主要原因为合模
过程中上下热板对胎圈部位胶料有预硫化作用，胶料
内部的热量储备计算在内，精细硫化仿真需考虑仿真
起始时内部节点温度分布差异。
冠部厚度中心点仿真温度在 150~450℃范围内较
图 19 8# 硫化温度历程
实验值略高，误差最大值为 5℃，达到同等硫化程度
的时间最长落后 17 s，与实验温度、程度历程一致程 胎肩部位厚度中点仿真硫化温度和等效硫化程度
的时间较实验数据误差最大值分别为 6℃和 36 s，等
度较高。仿真值较高原因为胎冠表面节点温度边界采

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