随着计算机运算速度和能力的不断提高,有限元技术（CAE）已经成为解决复杂的工程分析计算问题的有效途径。开展轮胎成型过程的计算机仿真可以模拟各种工艺条件对轮胎成型的影响规律,分析压强、温度对天然橡胶熔体流动的作用机理,确定轮胎的结构、形状、材料特性对定型效果的影响,揭示轮胎在高压热水推动下的流动变形与工艺条件之间的内在联系,进而在试验之前优化胶囊结构与工艺参数,避免反复试验造成的材料、能源、时间的浪费及成型缺陷,提高设计效率。为了获得更精确的轮胎模拟结果,本文开展了未硫化的天然橡胶熔体的流变实验及本构模型研究,提出了修正的Phan-Thien-Tanner（PTT）模型来描述其流变特征;基于Abaqus软件及拉伸、松弛实验评价了八种超弹性本构模型和Prony级数;探索了橡胶材料动态力学特征及最佳模型参数;运用建立的材料模型在Abaqus上开展了橡胶轮胎的成型仿真,验证了模型的适用性。主要研究工作如下:（1）开展未硫化的天然橡胶熔体的剪切流变实验,基于实验结果提出了修正的PTT模型描述其剪切流变特征,相比于Cross-Williams-Landel-Ferry（Cross-WLF）黏性模型,修正PTT模型在低剪切区域(剪切速率小于0.1 s-1)与高剪切区域(剪切速率大于10 s-1)的模拟精度平均提高了34.4%,相比于原始的PTT模型,修正的PTT模型在高剪切区域的模拟精度平均提高了26.2%,说明修正的PTT模型能够更准确地描述实验橡胶熔体的流变特性。（2）开展硫化后天然橡胶的常温单轴拉伸与平面拉伸试验,根据实验数据应用Abaqus软件的材料评估功能评价了Yeoh等八种常用的超弹性本构模型,结果表明Ogden3、Yeoh以及Van der Waals模型对实验数据拟合的误差较小,并基于Abaqus软件开展了橡胶的单轴与平面拉伸有限元仿真,结果表明Ogden3模型是最适用计算的超弹性本构模型。开展了常温应力松弛试验,使用Abaqus内置的Prony级数对实验数据进行评价,结果表明Prony级数可准确描述天然橡胶的松弛特性。（3）开展动态拉伸实验探索天然橡胶在循环载荷下的力学特性,分别采用Ogden3,Mullins以及Plastic-Model模型来描述其加载段、卸载段以及塑性变形阶段的应力应变曲线,联合Abaqus软件与Isight软件求出Mullins模型的本构参数。开展动态小幅旋转震荡试验,得到天然橡胶的温升曲线,并通过热力耦合仿真求出了橡胶的非弹性热份额的数值。（4）基于所提出的改进后的PTT模型及Abaqus软件开展轮胎成型仿真,针对光面轮胎和纵向花纹轮胎两种结构不同的轮胎,分析了温度、压力对橡胶内应力与带束层帘线力的影响以及橡胶料与带束层在成型过程中的形变状态,通过比较成型过程中整个系统动能与内能的比值验证了准静态分析的可靠性。