工程翻新轮胎在使用过程中经常出现胎面磨损加剧、崩花掉块、胎面脱层,甚至出现被压爆、刺爆的失效形式,目前研究主要通过改进胎面胶配方设计、改善翻新工艺等方法探索解决上述问题,对工程翻新轮胎综合力学性能研究相对较少,轮胎翻新时并未充分考虑轮胎的力学特性及使用工况,导致工程翻新轮胎质量参差不齐,使用寿命低下。为此,本文以26.5R25工程翻新轮胎为基本研究对象,以提高使用性能为目的,构建了工程翻新轮胎多元复合层型、力学模型及材料本构模型,进行了工程翻新轮胎的力学特性有限元数值模拟及试验研究,探讨了常见失效形式下的工程翻新轮胎性能补强及机理,并应用生命周期理论对性能补强下的工程翻新轮胎进行了能量恢复效果及环境影响评价分析。应用自然平衡轮廓理论,分析并设计了以旧胎体层、缓冲层、胎面层为基本组成的工程翻新轮胎结构及尺寸；通过理论分析及试验测试手段,构建了工程翻新轮胎多元复合层型及复合层结构下的力学模型、接触模型；从材料层次角度,构建了工程翻新轮胎各复合层本构模型,对各复合层的应力-应变关系矩阵进行了描述。依据所构建的理论模型,利用Pro/E WildFire及ANSYS Workbench软件构建了工程翻新轮胎多元复合层几何模型和有限元分析模型；以试验测试并结合Gough-Tangorra公式、Ekvall公式获取有限元分析所用材料参数为手段,分析了工程翻新轮胎自由充气、自由旋转及静态接地工况下的变形特性、静态接地特性,获得了工程翻新轮胎载荷-变形、接地压力、接地印痕形状及接地面积等规律。获得了工程翻新轮胎各复合层的应力-应变及剪切应力-应变规律,分析了各层相互作用的微观力学机制；分析了轮辋约束及地面接触约束两种工况下工程翻新轮胎的振动模态,获得了工程翻新轮胎前20阶固有频率和固有振型；分析了不同速度及胎压下,工程翻新轮胎各复合层及层间的稳态温度场分布规律,探讨了工程翻新轮胎的温升特性。建立了工程翻新轮胎变形特性、接地特性、稳态温度场及胎面橡胶物理机械性能参数等试验测试系统,获得了工程翻新轮胎变形特性、接地压力、接地印痕及稳态温度场等分布规律,并与仿真结果进行了对比分析,验证了仿真模型的有效性；获得了工程翻新轮胎及性能补强翻新轮胎橡胶材料物理机械性能参数,评价了工程翻新轮胎的使用性能。仿真及试验结果表明：工程翻新轮胎比相同工况下同型号新轮胎径向变形和侧向变形均要小,旧胎体的橡胶老化程度对工程翻新轮胎的变形特性会产生较大影响；工程翻新轮胎胎体层及带束层为主要承力层,二者的质量好坏对工程翻新轮胎的承载特性会产生直接影响；缓冲层与带束层之间存在较大的剪切力；旧胎体胎肩内侧及翻新轮胎胎肩部位热量集聚、温度较高。探讨了胎面橡胶基体配方补强剂、胎面加增强体及胎体加增强体三种性能补强方式,通过试验对比分析,评价了不同补强方式下的使用性能及补强效果,探讨了工程翻新轮胎性能补强机理。研究表明：炭黑N151质量份为40时；炭黑N330质量份为40、白炭黑质量份为20时；短切碳纤维长度为6mm、质量分数为7%左右时；短钢丝纤维在长度为5mm、质量分数为10%左右时；以上几种情况下,工程翻新轮胎胎面的耐磨性能及抗崩花掉块性能补强效果较为理想。同时,利用废旧子午线轮胎钢丝对旧胎体进行性能补强,工程翻新轮胎的承载、抗压及抗刺爆能力获得了有效提高。构建了基于生命周期分析的工程轮胎与工程翻新轮胎能量消耗模型及环境影响模型,对比分析了工程废旧轮胎再利用阶段中一次翻新、三种性能补强方式翻新、二次翻新、机械粉碎、低温粉碎、燃烧分解、燃烧发电等处理方式的能量消耗及对环境的影响,得到了再利用阶段几种处理方式能量恢复率及碳削减率,从生命周期角度验证了本文研究的三种性能补强翻新的可行性。研究表明：轮胎翻新的能量回收效果和碳削减效果最好,可以作为废旧工程轮胎再利用的未来发展方向；胎面增强体补强的能量回收效果最好,三种补强方式的碳削减效果相差不大。本文的研究成果可为工程翻新轮胎的性能研究提供重要的理论参考,为提高工程翻新轮胎使用寿命奠定理论基础,并对工程翻新轮胎的使用产生巨大的推动作用,具有重大的经济效益和社会效益。