轮胎硫化是指在一定压力和温度下,通过轮胎的胶料发生交联反应来获得使用性能的工艺过程,是轮胎生产中最重要的加工过程之一。处于过硫化和欠硫化状态的胶料的物理机械性能都会显著下降,因此需要合理的硫化工艺来保证各部位胶料的性能,以提高轮胎质量。巨型子午线轮胎由于体积大,且各部位厚度差异大,因此各部位胶料的硫化状态差异大,且难以同时达到正硫化状态。本文采用有限元方法,按照实际的轮胎硫化过程建立了硫化仿真模型,对巨型工程子午线轮胎的硫化过程进行了仿真研究,准确模拟了硫化过程中温度场的变化。通过改变硫化时间和硫化温度,减少了轮胎各部位硫化程度的差异。通过改变胶料的配方,使得轮胎各部位胶料均处于正硫化状态,获得了最佳的硫化工艺和各部位胶料的最佳硫化特性。本文的研究工作对指导硫化工艺的改进以及配方设计的优化具有重要的理论意义及应用价值。本文提出了一个新的表征硫化程度的参量——硫化偏置程度,建立了以硫化偏置程度为基础的分析法。该方法是从胶料的硫化曲线出发,采用胶料剪切模量的变化幅值来表示硫化程度的大小。该方法能够准确反映胶料的硫化状态,同时也为优化硫化工艺带来方便。本文建立的轮胎硫化仿真模型包括轮胎、模具和胶囊三个部分,考虑了随温度变化的热物性参数。采用本文提出的硫化偏置程度表征硫化程度,计算了轮胎硫化过程的温度场和硫化程度场的变化,理论值与实测值较为吻合,硫化偏置程度直观地反映了轮胎的硫化程度场分布。在此基础上,本文还提出了轮胎硫化工艺的优化方法,通过调整硫化时间和硫化温度,使得轮胎各部位胶料均处于正硫化状态。本文对胶料的硫化特性也进行了优化,获得的胶料硫化特性曲线可以为配方设计提供依据。本文的研究将促进有限元技术在轮胎硫化工艺条件制定中的应用,为优化硫化工艺提供更为简单有效的方法,同时也必将为提高轮胎品质、节约能源、降低成本、提高生产效率做出贡献。