轮胎是汽车的重要部件之一，具有支撑汽车重量、提供制动力及驱动力，提高缓冲性能等功能。橡胶只有经过硫化，物理机械性能性能才能大幅提高，所以硫化是轮胎生产过程中决定其质量好坏的决定性环节。但在体型较大的载重子午线轮胎硫化过程中，往往会出现硫化不均匀的现象，即当胎侧部位等较薄位置出现严重过硫状态而导致的硫化返原现象折损其力学性能时，胎肩部位等较厚位置却依然处于欠硫状态，无法满足使用所需的性能指标。因此必须寻求一种能以较低的成本，快速获得轮胎硫化程度的分析方法，为轮胎的硫化工艺提供指导。本文采用有限元分析方法，结合橡胶硫化、轮胎制造以及传热学的相关知识对载重子午线轮胎的硫化过程进行数值模拟，开发了一套计算轮胎硫化程度的方法，对载重子午线轮胎的配方设计和硫化工艺制定具有重要的指导意义。
　　论文的研究内容包括:
　　(1)橡胶硫化的基本原理与轮胎硫化。温度、时间、压力是橡胶硫化的三大要素，也是轮胎生产企业在制定硫化工艺时主要关心的对象。本文介绍了硫化温度、时间、压力对橡胶硫化过程的影响，通过实验将硫化压力排除在轮胎硫化过程仿真影响因素之外。
　　(2)轮胎导热方程及参数的确定。本文利用在轴坐标系下推导三维瞬态传热方程，并通过有限元方法将其在时间域与空间域进行离，建立了热传导方程的雅格比矩阵。同时还确定了轮胎硫化传热过程中的材料参数，边界条件及环境参数。
　　(3)橡胶厚制品硫化程度算法设计及验证。轮胎是结构复杂的橡胶复合材料，在进行轮胎硫化计算前选用材料单一，结构简单的橡胶试样进行相应的预计算对于设计并检验轮胎硫化硫化程度的算法十分重要，本文选用体积小、结构简单、材料单一的圆柱形橡胶试样(Φ17.8mm×25mm)作为研究对象进行实验与仿真计算，定量地发现硫化胶扭矩与交联密度近似成线性关系，且试样温升历程和硫化程度的仿真结果与实验数据高度吻合，验证了硫化偏置程度算法的有效性。
　　(4)载重子午线轮胎硫化过程的有限元模拟。本文在有限元软件ABAQUS中通过编写的inp文件及Python编译的脚本文件，建立了带花纹的载重子午线轮胎三维模型。通过求解传热方程获得了轮胎温度场，通过Python语言编写了轮胎硫化程度场的计算方法，对轮胎温度场进行后处理，获得了载重子午线轮胎硫化程度云图。