(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211041045.4 (22)申请日 2022.08.29 (71)申请人 中策橡胶集团股份有限公司 地址 310018 浙江省杭州市钱塘区1号大街 1号 (72)发明人 徐晓鹏　侯丹丹　吕微雅　张春生　 刘鹏　王炯　郑益平　 (74)专利代理 机构 杭州恒翌专利代理事务所 (特殊普通 合伙) 33298 专利代理师 王从友 (51)Int.Cl. G06F 30/23(2020.01) G16C 60/00(2019.01) (54)发明名称 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 (57)摘要 本发明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 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。 权利要求书2页 说明书4页 附图3页 CN 115438540 A 2022.12.06 CN 115438540 A 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Interaction Manager中创建S urface‑to‑ surface co ntact， 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 ”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权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115438540 A 2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0.0 5‑0.15MPa； 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0.0 5‑0.15MPa； 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。 7.权利要求1 ‑6任意一项权利要求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。 8.一种计算机设备， 包括存储器、 处理器及存储在存储器上的计算机程序， 其特征在 于， 所述处 理器执行所述计算机程序以实现权利要求1 ‑6任意一项权利要求所述方法。 9.一种计算机可读存储介质， 其上存储有计算机程序或指令， 其特征在于， 该计算机程 序或指令被处 理器执行时实现权利要求1 ‑6任意一项权利要求所述方法。 10.一种计算机程序产品， 包括计算机程序或指令， 其特征在于， 该计算机程序或指令 被处理器执行时实现权利要求1 ‑6任意一项权利要求所述方法。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115438540 A 3