abaqus 定義熱源的案例
Abaqus子程序系列：UMDFLUX（定義多個非均勻分布熱源）
子程序UMDFLUX
· 可用于描述是位置、時間、溫度等函數(shù)的多個移動或靜止熱通量；
· 可以使用和更新單元解相關(guān)的變量；
· 每個單元可以調(diào)用一次，來描述單元內(nèi)容開始點和結(jié)束點之間的移動熱源；
· 施加熱通量為點移動熱源，單位是能量單位（JT-1）;
· 在用戶子程序外，不需要體積積分；
1. 與子程序DFLUX的區(qū)別
子程序DFLUX
· 可以用來在熱傳導(dǎo)或質(zhì)量擴散分析中，定義一個非均勻分布的熱通量，可以是位置，時間，溫度，單元號，積分點號等的函數(shù)；
· 對于分析中定義了基于單元或基于表面（僅僅熱傳導(dǎo)）的非均勻分布熱通量，每個熱通量積分點調(diào)用；
· 忽略任何可能出現(xiàn)的與非均勻分布通量定義相關(guān)的幅值參考;
· 將節(jié)點作為一階傳熱單元、一階溫度-位移耦合單元、一階熱-電-結(jié)構(gòu)耦合單元和質(zhì)量擴散單元的通量積分點。
SUBROUTINE DFLUX(FLUX,SOL,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,COORDS,JLTYP,TEMP,PRESS,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION FLUX(2), TIME(2), COORDS(3)
CHARACTER*80 SNAME
user coding to define FLUX(1) and FLUX(2)
RETURN
END
2.
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最近在做焊接方面的研究，在此分享一個焊接移動熱源模擬的案例供大家參考。
1，創(chuàng)建焊接工件，尺寸為100*50*5（單位mm）。
2，工件材料選用AISI1045鋼，材料參數(shù)來源：https://www.matweb.com。abaqus仿真過程中一定注意各參數(shù)單位制統(tǒng)一。
3，焊接熱源采用雙橢圓模型[1]，公式及圖像如下圖所示。該模型將焊接熱源假設(shè)為橢圓球形，并且前后兩部分可分別采用不同的橢圓表示。其中a,b,c分別代表橢圓球形x,y,z三個方向的特征長度，其數(shù)值根據(jù)焊接熔池的尺寸確定。本案例中采用a=4mm,b=4mm,熔池前半部分橢圓cf=2mm,后半部分cr=5mm。ff和fr為熱源前后兩部分所占輸入能量的比例，應(yīng)保證其和等于2，本案例中采用0.4和1.6。Q為熱源輸入的功率。
4，仿真結(jié)果
熱流向量
溫度
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Abaqus高斯體熱源
為什么高斯圓錐體熱源不能在z軸上移動呢？
三角形熱源 磨削子程序 abaqus
SUBROUTINE DFLUX(FLUX,SOL,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,COORDS,
1 JLTYP,TEMP,PRESS,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
C
DIMENSION FLUX(2), TIME(2), COORDS(3)
CHARACTER*80 SNAME
qm = 3.2321*10000
lc = 2
dx = (4000/60)*time(1)
distance=coords(1)-dx
if(distance>=0.0.and.distance<=2)then
Flux(1) = 2*qm*distance/2
else
Flux(1)=0
end if
RETURN
END
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ABAQUS仿真平臺不僅支持豐富的前后處理二次開發(fā)，還提供了多樣的計算程序自定義接口，例如可通過DFLUX、VDFLUX子程序自定義非均勻分布的移動熱源，實現(xiàn)各種焊接過程的熱應(yīng)力、溫度場的仿真；可通過DLOAD、VDLOAD子程序自定義非均勻分布的表面壓力載荷等等。
對于比較復(fù)雜的問題，熱源和載荷的移動軌跡數(shù)目多、路徑曲折，若要詳細描述這些復(fù)雜的過程，需要根據(jù)模型的空間坐標(biāo)位置相應(yīng)地在Fortran程序中定義路徑，這個過程往往伴隨著大量的試錯過程，是枯燥無味的，也占用大量時間。
為了解決上述問題，盡最大可能簡化建模過程，縮短仿真周期，基于Python和Fortran聯(lián)合對ABAQUS進行二次開發(fā)工作，實現(xiàn)了任意路徑移動熱源的快速建模。單熱源程序之前已在論壇發(fā)布， (見：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1272428）
程序已完美支持多熱源、多路徑仿真。其中v2.0用于定義高斯面熱源，v3.0為雙橢球體熱源。通過該程序可直接省略Fortran子程序的編程過程，讓熱源乖乖地沿著你設(shè)定的路徑運行。因此對于不熟悉ABAQUS子程序的初學(xué)者是十分友好和適用的。
經(jīng)過多個實例驗證，該插件均順利按照指定的路徑、順序以及功率參數(shù)生成了預(yù)期的移動熱源。
實例一：同路徑雙熱源
實例二：4條熱源路徑
實例三：10條熱源路徑
實例四：基于局部坐標(biāo)系的熱源定向技術(shù)
雙橢球與高斯熱源的主要區(qū)別不僅是體熱源與面熱源的區(qū)別，更關(guān)鍵的是，由于雙橢球熱源模型是非對稱的，因此它具有方向性，下圖是兩種熱源分布形態(tài)示意圖。
本程序中，基于熱源路徑方向和表面法向定義了熱源的局部坐標(biāo)系，從而實現(xiàn)了雙橢球熱源隨路徑自適應(yīng)地轉(zhuǎn)換模型的方向。
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本案例講述了一個關(guān)于：熱通量15W/m^2、焊接速度3.33mm/min、熱效率0.87、熱圓半經(jīng)2mm的移動熱源案例。
abaqus_子程序_高斯熱源 ￥15
前期準(zhǔn)備(這個可以百度，有更詳細的安裝教程)：
首先需要安裝兩個軟件（InterFortran和vs studio，注意ABAQUS與軟件版本號的兼容性，不然會出現(xiàn)配置不成功的情況）。鑒于題主用的是abauqs2016，此處以abauqs2016為例子簡述步驟。
Abaqus2016的兼容版本為VS2012，InterFortran2013（需要lic許可證，要不然只能用一年_maybe）.
安裝過程中需要記錄各自的安裝地址，軟件安裝完成后，在abaqus中的一個launcher.bat文件中將上述兩個文件的路徑寫入該文件（注意路徑要正確，同時嚴(yán)格按照格式書寫，禁止使用中文字符，禁止多莫名其妙的空格）。
顯示上圖所示即配置成功。
建模（建模過程僅敘述關(guān)鍵點）：
材料屬性：必須輸入用于溫度場計算的熱物性參數(shù)。將絕對零度設(shè)定為-273.15，此時計算出來的溫度單位為℃。
如果只是單純的溫度場分析,將分析步類型設(shè)定為熱傳遞，分析步時間按照熱源移動速度，模型大小計算得出。
邊界條件：根據(jù)需求設(shè)定輻射、散熱系數(shù)。荷載選擇表面熱流，作用區(qū)域定位在熱源照射面。預(yù)定義場設(shè)定初始溫度。
網(wǎng)格類型為DC3D8。
提交計算：
提交作業(yè)，在通用模塊用戶子程序一欄鍵入.for子程序路徑。
嗯，大概就這樣。
付費內(nèi)容包括子程序文件，CAE模型，聯(lián)系方式。
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abaqus高斯熱源中心點的位置
摘要：abaqus的高斯熱源網(wǎng)上有很多例題，能夠運行，但是并沒有講的太詳細。我用自己的模型，稍作修改就發(fā)現(xiàn)加載的位置不對了，所以來研究一下熱源的中心位置（x0,y0,z0）的定義方法。這里使用surface flux進行研究。
test 1：加載面選擇XOY平面，x0=0，y0=0。建立part時，長方形的一個角為坐標(biāo)原點。
test 2：加載面選擇XOY平面，x0=0，y0=0.07，y向總長度為0.14
test 3：現(xiàn)在想要熱源從上往下移動，也就是沿著y軸負方向。除了給定速度為負值以為，初始位置改為（x0=0.03，y0=0.14）。x0.03時為了查看結(jié)果方便，y向總長度為0.14
test 4：之前的測試都有一個容易被忽略的前提，我們建模的時候長方形的左下角為坐標(biāo)原點，重新建立一個模型，使得長方形最下面一條邊的中點為草圖的坐標(biāo)原點。
結(jié)論：熱源施加的初始位置和兩個因素有關(guān)
1、建模的時候草圖的原點
2、子程序中的坐標(biāo)x0，y0。這個點是相對于草圖中的原點的位置。也就是說當(dāng)草圖坐標(biāo)原點在模型之外時，選擇（x0=0，y0=0）時看不到加載效果的。
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abaqus圓柱形熱源情況下土體進行固結(jié)
該問題提出了在圓柱熱源周圍的飽和土壤中固結(jié)的解決方案。布克和薩維維杜（Booker and Savvidou，1985）對該問題進行了研究，它代表了埋在飽和土壤中的放射性廢物罐問題的理想化。由于來自罐的熱輻射而發(fā)生的溫度變化導(dǎo)致孔隙水的膨脹量大于土壤中孔隙的膨脹量，導(dǎo)致熱源周圍的孔隙壓力增加。產(chǎn)生的孔隙壓力梯度將孔隙流體驅(qū)離熱源，導(dǎo)致孔隙壓力隨時間消散。Booker和Savvidou開發(fā)了一種針對點熱源深埋在飽和土壤中的基本問題的分析解決方案。隨后，他們使用該分析解決方案得出了圓柱熱源周圍固結(jié)問題的近似解決方案。此問題為Abaqus中耦合的熱固結(jié)能力提供了驗證。飽和土壤的分析需要耦合應(yīng)力擴散方程的解，Abaqus中使用的公式在《 Abaqus理論指南》第2.8節(jié)“多孔介質(zhì)分析”中有詳細描述。熱固結(jié)能力還可以與應(yīng)力擴散方程完全耦合地求解傳熱方程（同時考慮傳導(dǎo)和對流效應(yīng)），從而模擬孔隙壓力對孔隙流體和管道內(nèi)溫度場的影響。土壤，反之亦然。
定義幾何形狀和材料特性的參數(shù)的數(shù)值是基于Lewis和Schrefler（2000）對這個問題進行的參數(shù)研究中給出的細節(jié)。
問題描述
問題設(shè)置如圖1.15.7-1所示。半徑為0.1604 m，高度為2.5 m的圓柱狀熱源被埋在半徑和高度均等于10 m的圓柱狀土壤中。實際上，土壤的圓柱形體積代表了圍繞熱源的無限介質(zhì)。重力被忽略了。由于邊界條件（下面將詳細討論），問題基本上是一維的，唯一的梯度是在徑向方向上。分析的目的是預(yù)測整個土壤質(zhì)量，特別是熱源附近的孔隙壓力和溫度隨時間的變化。
幾何和模型
利用垂直方向的對稱性，僅對問題的一半進行建模。使用三維和軸對稱耦合的溫度-孔壓力元件都可以解決此問題。為了呈現(xiàn)結(jié)果，選擇了三維元素類型C3D8RPT。
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熱源子程序
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ABAQUS仿真平臺不僅支持豐富的前后處理二次開發(fā)，還提供了多樣的計算程序自定義接口，例如可通過DFLUX、VDFLUX子程序自定義非均勻分布的移動熱源，實現(xiàn)各種焊接過程的熱應(yīng)力、溫度場的仿真；可通過DLOAD、VDLOAD子程序自定義非均勻分布的表面壓力載荷等等。
對于比較復(fù)雜的問題，熱源和載荷的移動軌跡數(shù)目多、路徑曲折，若要詳細描述這些復(fù)雜的過程，需要根據(jù)模型的空間坐標(biāo)位置相應(yīng)地在Fortran程序中定義路徑，這個過程往往伴隨著大量的試錯過程，是枯燥無味的，也占用大量時間。
為了解決上述問題，盡最大可能簡化建模過程，縮短仿真周期，本人基于Python和Fortran聯(lián)合對ABAQUS進行二次開發(fā)工作，實現(xiàn)了任意路徑移動熱源的快速建模。單熱源程序之前已在論壇發(fā)布， (見：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1272428）
目前2.0版本程序已完美支持多熱源、多路徑仿真。通過該程序可直接省略Fortran子程序的編程過程，讓熱源乖乖地沿著你設(shè)定的路徑運行。因此對子程序初學(xué)者是十分友好和適用的。
經(jīng)過多個實例驗證，該插件均順利按照指定的路徑、順序以及功率參數(shù)生成了預(yù)期的移動熱源。
實例一：同路徑雙熱源
實例二：4條熱源路徑
實例三：10條熱源路徑
使用說明：
插件界面如下圖，以表格的形式展開，每行代表一個熱源：
準(zhǔn)備原始模型，在模型中畫出預(yù)期的移動路徑；在裝配模塊建立好裝配體；設(shè)置好材料屬性；在需要加載移動熱源的面上施加自定義表面熱流載荷，如下圖：
分別建立每條路徑和起點的集（set），一般情況不必指定路徑起點。
展開 Abaqus高斯熱源3D打印熱力耦合模擬
Abaqus高斯熱源3D打印熱力耦合模擬
