一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法、应用、设备和计算机软件产品技术

本发明专利技术涉及轮胎硫化技术领域，尤其涉及一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法、应用、设备和计算机软件产品。一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法，该方法包括以下的步骤：1）有限元网格划分和材料属性分配；2）接触条件的定义；3）边界条件定义；4）硫化胶囊的三维仿真计算。本发明专利技术从计算结果可以发现，计算完成的硫化胶囊的形状与实际使用时硫化胶囊从轮胎中抽出收缩的终止状态相似，即模型的计算结果是具有参考意义。研究人员可根据硫化胶囊的受力分布分析该过程中胶囊的最大受力位置和最大变形位置，即胶囊的薄弱点，从而对胶囊或夹具结果进行有针对性的改进，延长硫化胶囊的使用寿命。延长硫化胶囊的使用寿命。延长硫化胶囊的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】
一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法、应用、设备和计算机软件产品


[0001]本专利技术涉及轮胎硫化
，尤其涉及一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法、应用、设备和计算机软件产品。

技术介绍

[0002]随着轮胎工业的发展，轮胎企业对产品质量和成本控制越来越严格。轮胎硫化胶囊配合着硫化机进行轮胎的定型和硫化作业，是轮胎生产过程中重要的消耗性辅助件，是硫化成本中重要的控制要素，直接影响企业的生产效率。硫化胶囊的使用寿命也始终是轮胎企业极为关注的一项重要指标，是技术人员的关注重点。
[0003]目前有研究人员发现，在没有达到正常热氧老化之前所发生的早期机械损伤是硫化胶囊在使用过程中的主要问题之一，裂口是产生机械损伤的主要因素。胶囊在高温高压条件下反复拉伸变形时，细微的薄弱点会由于力学性能差而快速扩大，形成微裂口，从而导致胶囊早期损坏，大大缩小胶囊的使用寿命。

技术实现思路

[0004]为了解决上述问题，本专利技术提供了一种硫化胶囊的3D模型仿真计算方法，可以分析硫化胶囊在拉伸过程中的受力情况，找出胶囊受力变形的薄弱点，计算结果可指导技术人员对硫化胶囊或者夹盘结构等进行改进，从而提高硫化胶囊的使用寿命。
[0005]为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法，该方法包括以下的步骤：1）有限元网格划分和材料属性分配画出硫化胶囊和夹具的剖面图，并将胶囊和夹具的旋转轴重合；将画好的胶囊剖面图进行网格划分，划分为四边形单元或三角形单元；为每个硫化胶囊单元赋予材料属性，并将夹具设置为刚性接触体；2）接触条件的定义设置硫化胶囊与夹具的接触属性，选择胶囊顶端的外表面与上夹具接触，胶囊顶端外表面从属于上夹具面，胶囊底部的外表面与下夹具面接触，胶囊底部的外表面从属于下夹具面；3）边界条件定义边界条件为上夹具上移，下夹具固定不动，胶囊外表面施加压力；运动过程为，在硫化胶囊外表面施加一定的压力，同时上夹具向上位移一定的距离；此时硫化胶囊会与夹具接触，胶囊底部被下夹具固定不能移动，胶囊上端随着上夹具而移动，同时在外表面受到垂直外表面指向胶囊内部的压力，硫化胶囊会处于拉伸状态，且向内部收缩；根据计算结果，调整压力施加面的范围、加压数值大小以及上夹具上移距离，重复此步骤，逐步调整，直至上夹具移动到了指定高度；
4）硫化胶囊的三维仿真计算将二维模型旋转360度形成三维仿真模型，定义Y轴为旋转轴，设置将硫化胶囊和夹具的二维模型绕旋转轴Y轴旋转360度，每3度形成一个断面；然后按照第3）步进行仿真计算，并根据计算结果调整外表面的压力和上夹具的位移高度，直至计算终止状态的硫化胶囊形状。
[0006]作为优选，所述步骤1）使用CAD画出硫化胶囊和夹具的剖面图，并将胶囊和夹具的旋转轴重合；将画好的胶囊剖面图保存为dxf格式，导入HyperMesh中进行网格划分，划分为四边形单元或三角形单元，将文件导出为inp格式；在Abaqus中打开胶囊的有限元网格inp文件和夹具结构的dxf文件，为每个硫化胶囊单元赋予材料属性。
[0007]作为优选，所述步骤1）为每个硫化胶囊单元赋予材料属性包括密度，弹性模量和泊松比。
[0008]作为优选，所述步骤2）设置硫化胶囊与夹具的接触属性包括法向接触属性和摩擦系数。
[0009]作为优选，所述步骤2）在Abaqus中选择Interaction模块，在Interaction Property Manager中创建法向接触属性和摩擦系数，作为优选，设置范围为0.1
‑
0.35；在InteractionManager中创建Surface
‑
to
‑
surface contact，即面与面的接触。
[0010]作为优选，所述步骤3）采用Abaqus进行仿真模拟；首先在Step模块中创建步骤，根据胶囊的运动情况创建3个步骤；第一步命名为”dis1”，第二步命名为”Pre2”，第三步命名为”Pre3”；3.1）定义第一步”dis1”的边界条件：运动过程为上夹具往Y轴正方向位移一定的距离，同时在硫化胶囊外表面的下半区域施加一定的压力；此时硫化胶囊会与夹具接触，胶囊底部被下夹具固定不能移动，胶囊上端随着上夹具而移动，同时在外表面受到垂直外表面指向胶囊内部的压力，硫化胶囊会处于拉伸状态，且向内部收缩；作为优选，具体设置步骤为，选择Load模块，在Create Boundary Condition中，步骤选择”dis1”，类型选择Displacement/Rotation，选中上夹具，勾选U2，在后方输入框中输入位移距离，再优选，位移距离设置范围为220
‑
270；在Create Load中，步骤选择”dis1”，类型选择Pressure，Surface选择胶囊外表面的下半部分，输入施加的压力，再优选，压力设置范围为0.05
‑
0.15MPa；3.2）定义第二步”Pre2”的边界条件：此步骤的运动为给胶囊外表面的中上部分施加压力，使胶囊中上部分向内收缩；作为优选，具体设置步骤为，在Create Load中，步骤选择
”ꢀ
Pre2”，类型选择Pressure，Surface选择胶囊外表面的中上部分，输入施加的压力，再优选，压力设置范围为0.05
‑
0.15MPa；3.3）定义第三步”Pre3”的边界条件：此步骤的运动为给胶囊外表面的中间部分施加压力，使胶囊中间部分向内收缩，调整胶囊的收缩形状；作为优选，具体设置步骤为，在Create Load中，步骤选择
”ꢀ
Pre3”，类型选择Pressure，Surface选择胶囊外表面的中间部分，输入施加的压力，再优选，设置范围为0.005
‑
0.1MPa。
[0011]进一步，本专利技术还公开了所述的一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法用于在硫化胶
囊设计中根据硫化胶囊的受力分布分析该过程中胶囊的最大受力位置和最大变形位置，即胶囊的薄弱点，从而对胶囊或夹具结果进行有针对性的改进，延长硫化胶囊的使用寿命。
[0012]进一步，本专利技术还公开了一种计算机设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序以实现所述方法。
[0013]进一步，本专利技术还公开了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法。
[0014]进一步，本专利技术还公开了一种计算机程序产品，包括计算机程序或指令，该计算机程序或指令被处理器执行时实现所述方法。
[0015]本专利技术由于采用了上述的技术方案，从计算结果可以发现，计算完成的硫化胶囊的形状与实际使用时硫化胶囊从轮胎中抽出收缩的终止状态相似，即模型的计算结果是具有参考意义。研究人员可根据硫化胶囊的受力分布分析该过程中胶囊的最大受力位置和最大变形位置，即胶囊的薄弱点，从而对胶囊或夹具结果进行有针对性的改进，延长硫化胶囊的使用寿命。
附图说明本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法，其特征在于，该方法包括以下的步骤：1）有限元网格划分和材料属性分配画出硫化胶囊和夹具的剖面图，并将胶囊和夹具的旋转轴重合；将画好的胶囊剖面图进行网格划分，划分为四边形单元或三角形单元；为每个硫化胶囊单元赋予材料属性，并将夹具设置为刚性接触体；2）接触条件的定义设置硫化胶囊与夹具的接触属性，选择胶囊顶端的外表面与上夹具接触，胶囊顶端外表面从属于上夹具面，胶囊底部的外表面与下夹具面接触，胶囊底部的外表面从属于下夹具面；3）边界条件定义边界条件为上夹具上移，下夹具固定不动，胶囊外表面施加压力；运动过程为，在硫化胶囊外表面施加一定的压力，同时上夹具向上位移一定的距离；此时硫化胶囊会与夹具接触，胶囊底部被下夹具固定不能移动，胶囊上端随着上夹具而移动，同时在外表面受到垂直外表面指向胶囊内部的压力，硫化胶囊会处于拉伸状态，且向内部收缩；根据计算结果，调整压力施加面的范围、加压数值大小以及上夹具上移距离，重复此步骤，逐步调整，直至上夹具移动到了指定高度；4）硫化胶囊的三维仿真计算将二维模型旋转360度形成三维仿真模型，定义Y轴为旋转轴，设置将硫化胶囊和夹具的二维模型绕旋转轴Y轴旋转360度，每3度形成一个断面；然后按照第3）步进行仿真计算，并根据计算结果调整外表面的压力和上夹具的位移高度，直至计算终止状态的硫化胶囊形状。2.根据权利要求1所述的一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法，其特征在于，步骤1）使用CAD画出硫化胶囊和夹具的剖面图，并将胶囊和夹具的旋转轴重合；将画好的胶囊剖面图保存为dxf格式，导入HyperMesh中进行网格划分，划分为四边形单元或三角形单元，将文件导出为inp格式；在Abaqus中打开胶囊的有限元网格inp文件和夹具结构的dxf文件，为每个硫化胶囊单元赋予材料属性。3.根据权利要求1所述的一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法，其特征在于，步骤1）为每个硫化胶囊单元赋予材料属性包括密度，弹性模量和泊松比。4.根据权利要求1所述的一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法，其特征在于，步骤2）设置硫化胶囊与夹具的接触属性包括法向接触属性和摩擦系数。5.根据权利要求2所述的一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法，其特征在于，步骤2）在Abaqus中选择Interaction模块，在InteractionPropertyManager中创建法向接触属性和摩擦系数，作为优选，设置范围为0.1
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0.35；在InteractionManager中创建Surface
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to
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surfacecontact，即面与面的接触。6.根据权利要求1所述的一种硫化胶囊3D模型仿真计算方法，其特征在于，步骤3）采用Abaqus进行仿真模拟；首先在Step模块中创建步骤，根据胶囊的运动情况创建3个步骤；第一步命名为”dis...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐晓鹏，侯丹丹，吕微雅，张春生，刘鹏，王炯，郑益平，
申请(专利权)人：中策橡胶集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：