金龍盤玉柱，高斯熱源游——Workbench中移動熱源的加載方法。

作者：范文哲（fwz0703@163.com，公眾號：CAE_ANSYS）

      

  

     

 金龍盤玉柱，龍首高高翹起，龍身一圈圈圍攏，民間就有“龍盤柱、一定富”的說法。金龍有吉祥富貴之意，沿著柱子向上游動具有靈氣與富貴的一種象征。如此活靈活現的效果我們采用什么方法來模擬這個現象呢？

       本次我們采用移動熱源的方法在ANSYS Workbench的瞬態溫升當中來模擬高溫熱源沿著圓柱體纏繞向上游動的這一現象，最后的溫度動態效果好像一條龍沿著柱子移動。通過本實例可以了解移動熱源的加載方法，三個坐標方向的移動熱源加載，供大家學習參考。
1.建立模型
      模型建立一個圓柱體即可，如圖所示，為了減少計算量，我們可以才有圓環的方式，即將圓柱體采用中空的方式，減少單元數量，減少計算時間

2.劃分網格
     將模型盡可能的細化網格，由于網格粗糙情況下，溫度的最終結果會出現跳躍，最終效果較差，本次計算的網格如圖所示

3求解設置
       本次分忽略材料的選擇和其他細節，采用默認的結果。求解中將分析設置為瞬態分析，設置時間步和時間長度和對流條件，由于瞬態分析考慮的時間效果，可以不設置散熱，本次分析僅僅考慮短時間內的溫度上升情況，如圖所示。將圓柱的外表面命名，幾何體上表面創建一個Named Selection，命名為A1，插入Command定義熱源（熱源參考最后的命令）。
      基本思路為加載高斯點熱源，使熱源在沿著螺旋線移動，即熱源在XY平面內圓周運動，高度方向直線移動，最終和合成效果就是螺旋線

4.結果查看
       最終的求解結果如圖所示，不同時刻下的溫度分布情況，調整legend顏色條，使效果合適，即可查看到效果。其中，注意單位的選擇，命令中的單位和系統的單位要一致，否則會出現沒有結果，或結果不合適的錯誤狀態。

以下為移動過程中的四張圖片，如圖所示

內部的效果如圖所示

本實例可以應用于焊接模擬，查看溫度變形情況，和溫度產生的應力分布情況，
具體思路如下
1.在workbench中鏈接瞬態溫度和瞬態結構分析，如圖所示

2.將溫度結果讀取到結構分析模塊，讀取每一步的溫度分布到每一步的結構時間步，如圖所示

3.設置結構分析的時間步和溫度分析的設置步要一致，如圖所示

4.設置結構分析的邊界條件，進行求解，查看結果即可

本次分析采用拐角焊接模型來模擬，溫度結果如圖所示

讀取每一步的溫度結果，進行結構分析結果如圖所示，結果出現抖動現象，主要原因是由于網格劃分稀疏和步長過大的原因，請根據情況自行加密

另外可以生產，熱源設置不同的結果可以是熱源沿著不同的方向來移動，請按照實際情況來設置分析的熱源移動方向，不同的結果如圖所示

（1）拋物線路徑方式的加載，溫度分布如圖所示

（2）雙熱源方式的加載，熱源分布如圖所示，一個斜線移動，另一個直線向下移動，可以根據實際情況添加

下面為金龍盤玉柱的APDL命令

*DEL,_FNCNAME  

*DEL,_FNCMTID  

*DEL,_FNCCSYS  

*SET,_FNCNAME,'flux04' 

*SET,_FNCCSYS,0

! /INPUT,20190522_flux04.func,,,1  

*DIM,%_FNCNAME%,TABLE,6,39,1,,,,%_FNCCSYS% 

*SET,%_FNCNAME%(0,0,1), 0.0, -999  

*SET,%_FNCNAME%(2,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(3,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(4,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(5,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(6,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(0,1,1), 1.0, -1, 0, 0, 0, 0, 0 

*SET,%_FNCNAME%(0,2,1), 0.0, -2, 0, 1, 0, 0, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,3,1),   1, -3, 0, 1, -1, 2, -2

*SET,%_FNCNAME%(0,4,1), 0.0, -1, 0, 3, 0, 0, -3

*SET,%_FNCNAME%(0,5,1), 0.0, -2, 0, 1, -3, 3, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,6,1), 0.0, -1, 0, 10, 0, 0, 1

*SET,%_FNCNAME%(0,7,1), 0.0, -3, 0, 1, 1, 3, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,8,1), 0.0, -1, 10, 1, -3, 0, 0

*SET,%_FNCNAME%(0,9,1), 0.0, -3, 0, 0.1, 0, 0, -1  

*SET,%_FNCNAME%(0,10,1), 0.0, -4, 0, 1, -3, 3, -1  

*SET,%_FNCNAME%(0,11,1), 0.0, -1, 0, 1, 2, 2, -4

*SET,%_FNCNAME%(0,12,1), 0.0, -3, 0, 2, 0, 0, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,13,1), 0.0, -4, 0, 1, -1, 17, -3 

*SET,%_FNCNAME%(0,14,1), 0.0, -1, 0, 10, 0, 0, 1

*SET,%_FNCNAME%(0,15,1), 0.0, -3, 0, 1, 1, 3, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,16,1), 0.0, -1, 9, 1, -3, 0, 0

*SET,%_FNCNAME%(0,17,1), 0.0, -3, 0, 0.1, 0, 0, -1 

*SET,%_FNCNAME%(0,18,1), 0.0, -5, 0, 1, -3, 3, -1  

*SET,%_FNCNAME%(0,19,1), 0.0, -1, 0, 1, 3, 2, -5

*SET,%_FNCNAME%(0,20,1), 0.0, -3, 0, 2, 0, 0, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,21,1), 0.0, -5, 0, 1, -1, 17, -3 

*SET,%_FNCNAME%(0,22,1), 0.0, -1, 0, 1, -4, 1, -5  

*SET,%_FNCNAME%(0,23,1), 0.0, -3, 0, 1, 0, 0, 0

*SET,%_FNCNAME%(0,24,1), 0.0, -4, 0, 72, 0, 0, -3  

*SET,%_FNCNAME%(0,25,1), 0.0, -5, 0, 1, -3, 4, -4  

*SET,%_FNCNAME%(0,26,1), 0.0, -3, 0, 1, -5, 3, 1

*SET,%_FNCNAME%(0,27,1), 0.0, -4, 0, 1, 4, 2, -3

*SET,%_FNCNAME%(0,28,1), 0.0, -3, 0, 2, 0, 0, -4

*SET,%_FNCNAME%(0,29,1), 0.0, -5, 0, 1, -4, 17, -3 

*SET,%_FNCNAME%(0,30,1), 0.0, -3, 0, 1, -1, 1, -5  

*SET,%_FNCNAME%(0,31,1), 0.0, -1, 0, 1, -2, 3, -3  

*SET,%_FNCNAME%(0,32,1), 0.0, -2, 0, 0.05, 0, 0, 0 

*SET,%_FNCNAME%(0,33,1), 0.0, -3, 0, 2, 0, 0, -2

*SET,%_FNCNAME%(0,34,1), 0.0, -4, 0, 1, -2, 17, -3 

*SET,%_FNCNAME%(0,35,1), 0.0, -2, 0, 1, -1, 4, -4  

*SET,%_FNCNAME%(0,36,1), 0.0, -1, 7, 1, -2, 0, 0

*SET,%_FNCNAME%(0,37,1), 0.0, -2, 0, 4e7, 0, 0, -1 

*SET,%_FNCNAME%(0,38,1), 0.0, -3, 0, 1, -2, 3, -1  

*SET,%_FNCNAME%(0,39,1), 0.0, 99, 0, 1, -3, 0, 0

SF,A1,HFLUX, %flux04%

以下為計算源文件，請查看