ansys模擬高斯的案例
ANSYS高斯脈沖激光光源溫度場模擬APDL ￥100
以下為中間過程中的溫度場
本實例介紹在一個高斯脈沖激光光源溫度場的模擬，包含了脈沖激光的apdl程序，高斯光源的APDL程序，以及隨溫度變化的材料參數設置，apdl程序為參數化建模，只需修改相應的數據，即可更換模型參數。
下層基板：長1000微米，寬300微米，高300微米;上層板材：長1000微米，寬300微米，厚30微米。
激光照射上層板材，由寬度方向的中點進入，沿長度方向直線掃描一道，到另一邊中點結束
激光為普通高斯光源，形式為脈沖激光，如圖3，其中激光頻率=1/TCycle, 占空比=TPulse/TCycle
在模擬的過程中要實現激光功率，掃描速度，激光頻率和占空比的可變。求得上層板材中心位置溫度隨時間的變化曲線
1. 溫度場只考慮傳熱，不考慮對流以及輻射，環境溫度為室溫25攝氏度。
2. 材料的各項參數不是固定參數，而是隨溫度變化的參數。
激光參數：
光斑直徑：100微米
激光功率：200W
掃描速率v=800mm/s
占空比ra=0.5
激光頻率f=20000Hz
展開 利用 ANSYS Workbench 模擬高斯熱源在圓柱表面螺旋線移動
在數學上，高斯熱源的熱流密度分布呈現出鐘形曲線的特征。這種分布使得熱源在中心區域具有較高的能量密度，而隨著距離中心的增加，能量密度逐漸降低。
分布情況
高斯熱源的能量分布并非均勻的，而是集中在一個較小的區域內，并以中心為峰值向四周逐漸衰減。這種非均勻的分布特點使其能夠模擬諸如激光焊接、電子束焊接等局部集中加熱的過程。
應用案例
在焊接工藝中，高斯熱源常用于模擬焊接過程中的熱輸入。通過合理設置高斯熱源的參數，如峰值熱流密度、熱源半徑等，可以準確地預測焊縫區域的溫度場分布，從而評估焊接質量和殘余應力。
在激光加工領域，高斯熱源可用于模擬激光切割、激光表面處理等過程中的熱量傳遞，有助于優化工藝參數，提高加工效率和質量。
例如，在某汽車制造企業的車身焊接生產線上，采用高斯熱源模型對焊接過程進行仿真分析，成功優化了焊接工藝參數，減少了焊接缺陷的產生，提高了車身的整體強度和安全性。
四、模擬過程關鍵步驟與參數設置
（一）模型建立與準備
在 ANSYS Workbench 中建立圓柱模型，我們可以使用 DesignModeler 模塊。首先，確定圓柱體的半徑、高度和厚度等尺寸參數。然后，通過數學公式或軟件自帶的功能來設置螺旋線軌跡。對于螺旋線的設置，需要確定旋轉的圈數、螺距等參數。確定好螺旋線后，將高斯熱源的位置放置在螺旋線的起始點或特定位置。這需要精確計算坐標，以確保熱源位置的準確性。
（二）物理模型與參數選擇
選擇合適的物理模型是準確模擬的關鍵。對于熱傳導問題，要設置熱傳導系數，這取決于圓柱材料的性質。常見的金屬材料熱傳導系數較高，而絕熱材料則較低。
展開 ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第二部分 使用近軸高斯光束工具來模擬高斯光束
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。上周我們講到了本系列文章的第一篇：ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第一部分-高斯光束理論和基于光線的方式。
本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式，是系列文章的第二篇，重點介紹如何使用近軸高斯光束分析工具對高斯光束建模。聯系我們下載文章中的附件。
介紹
OpticStudio 序列模式提供了三種模擬高斯光束傳播的工具：基于光線的方式、近軸高斯光束和物理光學傳播 (POP)。基于光線的方式利用幾何光線追跡來建模光束傳播。近軸高斯光束計算高斯光束通過近軸光學系統傳播時的各種光束數據，包括光束尺寸和束腰位置。而 POP 通過傳播相干波前來模擬激光光束，能對任意相干光束進行詳細的研究。本系列的三篇文章討論了如何使用這三種方法來建模高斯光束。本文將介紹方法2 - 用近軸高斯光束模擬激光光束傳播。
近軸高斯光線分析
該工具在分析 (Analyze)... 激光和光纖 (Lasers and Fibers)... 高斯光束 (Gaussian Beams)…近軸高斯光束 (Paraxial Gaussian Beam) 中。近軸高斯光束分析是一種交互式功能，可以作為一個“計算器”快速計算高斯光束的特性。該功能需要定義初始輸入光束的屬性及其M2值，來模擬理想模式和混合模式的高斯光束。它的優點是允許您輸入理想模式和混合模式 (M2>1) 兩種狀態的高斯光束，并顯示光束傳播至光學系統每個表面時的光束數據。
展開 金剛石在脈沖高斯光下的加熱升溫過程模擬 ￥800
</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202207/dbd52a4b585c4c739ef0cf01ae118450.png" alt="m1.png"></p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202207/60ef0d26330947d8846a4b651e042163.png" alt="m2.png"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖1 幾何模型</strong></p><p> 輸入激光是一個高斯光，激光在晶體中沿z軸上是一個柱形熱源，中心光強最大。激光腔是近同心腔，金剛石在腔的中心，熱源在整個晶體的z軸上，中心處光強最大，透鏡IM,OM的曲率半徑均為100mm。模型中定義了激光的熱源模型公式和束腰模型公式。加熱模擬結果如圖2所示。</p><p><img src="https://img.jishulink.com/upload/202207/3a8680491995418c9b61c296caa64301.gif" alt="Untitled.gif"></p><p class="ql-align-center"><strong>圖2 模擬結果</strong></p><p>感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎合作交流</p>
展開 
ZEMAX | 如何在 OpticStudio 中模擬激光光束傳播：第三部分 使用物理光學傳播來模擬高斯光束
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。
前面我們講到了本系列文章的前兩篇：
· 高斯光束理論和基于光線的方式
· 使用近軸高斯光束工具來模擬高斯光束
本文也會介紹適用于特定情況的最佳模擬方式，是系列文章的第三篇，重點介紹如何使用物理光學傳播工具來建模高斯光束，以及何時使用哪種工具。【 聯系我們下載文章中的附件。】
簡介
激光工程師經常發現有必要對激光在光學系統中的傳播進行建模。與基于光線的方法不同，物理光學傳播 (POP) 通過傳播相干波前來模擬激光光束，因此允許對任意相干光束進行非常詳細的研究。在接下來的章節中，我們將介紹如何使用 POP 建模光束傳播。
物理光學傳播
物理光學傳播通過傳播波前來模擬光學系統中的傳播。光束由離散采樣點的陣列上的數據表示，類似于用光線進行幾何光學分析的離散采樣。整個陣列通過光學表面之間的自由空間傳播。在每個光學表面上，系統會計算一個將光束從光學表面的一邊傳播到另一邊的轉換函數。因為光束是由其全部復值電場陣列描述的，所以物理光學傳播 POP 允許仔細研究任意相干光束，包括高斯或任何形式的高階多模激光束（光束是用戶可定義的）、遠焦衍射影響或有限鏡頭孔徑的影響（如空間濾波器）。這篇文章將不會深入如何使用物理光學傳播工具的細節。
展開 Workbench的焊接模擬過程（高斯移動熱源）
一直以來，都是用ANSYS經典做焊接模擬的，前兩天用ANSYS Workbench做了一個焊接模擬過程，我查閱了很多文獻和網絡資料，沒有人用Workbeach做焊接模擬，所以也不確定我做的是否完全正確，望高手斧正。
問題闡述：三維平板堆焊焊接殘余應力分析，先分析焊接溫度場，然后轉化為結構分析焊接殘余應力，板材模型為0.2×0.2×0.006m，焊接速度10mm/s。考慮其對稱性，建立了板材的一半模型進行分析。
模型如圖所示。
一半模型
靠近焊縫的部位網格要細化。
網格劃分
對加熱的表面named selection為A1、A2，因為后面的高斯熱源加載采用的是APDL，為后面加高斯熱源作準備。
加載熱源面
設置好瞬態熱分析的步長和對流條件，插入Command定義高斯熱源。
*DEL,_FNCNAME
*DEL,_FNCMTID
*DEL,_FNC_C1
*DEL,_FNC_C2
*DEL,_FNC_C3
*DEL,_FNCCSYS
*SET,_FNCNAME,'GAOSI'
*DIM,_FNC_C1,,1
*DIM,_FNC_C2,,1
*DIM,_FNC_C3,,1
*SET,_FNC_C1(1),2000
*SET,_FNC_C2(1),0.01
*SET,_FNC_C3(1),0.007
*SET,_FNCCSYS,0
! /INPUT,HANJIE.func,,,1
*DIM,%_FNCNAME%,TABLE,6,19,1,,,,%_FNCCSYS%
!
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
ANSYS經典中使用APDL語言施加移動高斯熱源
很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過程中都面臨高斯熱源施加的難題，現在我來演示一下如何在ANSYS經典中使用APDL語言施加高斯熱源，以及如何實現熱源的移動。
打開經典界面，然后選擇Parameters→Functions→Define/Edit
然后在彈出的Function Editor中選取你想要輸入的熱源函數，我這里使用了一個高斯體熱源函數，也可以替換成高斯面熱源或者雙橢球熱源，具體函數請自行查找文獻
點擊Save后，保存后綴名為.func的函數文件，其名稱為func11.func
然后退出，重新選擇Parameters→Functions→Read From file
選擇剛才定義的函數
此時彈出對話框，要求輸入函數的名稱，及對應的參數的大小，我們定義名稱為gauss，兩個參數常量分別為qmx=1，r=1，局部坐標系選0就意味著這個函數是在全局坐標系中施加的，可以換成其他已經定義的任何局部坐標系
然后點擊List→Files→Log file
然后我們就可以發現在Log file文件里自動生成了函數func11對應的數據表，其是一個維度6*20的Table表，我們在array parameter中也可以查看其具體數據，為什么會生成這段呢，其實就是ANSYS根據你所定義的函數，自動生成了一個Table表做了這個函數的插值，這樣系統在計算時就可以根據這個Table表進行對應的索引，生成任何你想要的函數值了。
展開 在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播的三種工具
有以下三種工具可在 OpticStudio 的序列模式中模擬高斯光束傳播：
基于光線的方式
近軸高斯光束分析
物理光學傳播
本系列的三篇文章旨在介紹如何創建一個高斯激光光源、如何分析光束通過光學系統時的傳播和如何使用上述三種方式優化至最小光斑。
Ansys Zemax | 如何將高斯光整形為平頂光
概要
本文展示了如何設計光束整形器將激光器產生的高斯分布的光轉換為平頂分布的光輸出。（聯系我們獲取文章附件）
介紹
光束整形光學元件可以將入射光的光強分布轉換為其他特定的分布輸出。最常見的例子就是將激光器產生的高斯分布的光轉換為平頂（Top-Hat）分布的光輸出。在評價函數中使用幾何光線來優化透鏡的矢高是一個很有效的方法。在這一方法中，我們將計算給定輸入光分布時，輸出面應有的結果，并通過幾何光線目標的形式輸入到評價函數編輯器中。下表顯示的是這樣一個光束整形系統，其輸入光為束腰為W的高斯光，輸出光為平頂半徑為K的平頂光。
首先，對于已知光束在坐標X處的圈入能量為A，我們需要分析確定當輸出光的輻射距離S為多少時可以保證輸出光圈入能量B和輸入光的相同。
處理分析
對于能量的 1/e2 處束腰為W的輸入高斯光，我們想要的輸出光的輪廓是一個在半徑 K 內均保持均一最大值的分布。其中輸入光的輻照度分布為 Pexp{-(2R2/W2)}，輸出光的輻照度分布為最大值為H、半徑為K的階躍函數。
現在我們可以計算對于任意輸入光坐標 X 處的輸出光的坐標 S。我們可以在評價函數編輯器中使用操作數 REAY 來確定一組輸入光線的坐標對應的輸出光線的坐標結果。在操作數 REAY 中，我們首先要確定輸入坐標的歸一化半徑及其在像面上對應的點。相比繁瑣的手動輸入操作數，我們可以使用一段 ZPL 宏程序來自動生成評價函數并優化透鏡。
請將示例文件中的宏程序 Beam Homogenizer.ZPL 拷貝到你的 Zemax 宏程序目錄下（{Zemax}/Macro folder）。
展開 Ansys 查看高斯點上的應力
許多時候我們需要在ANSYS中查看高斯點上的應或者和應變，然而我們看到的節點上的應力或者應變通常是由高斯點上的應力或者應變外插而來，這時候我們就需要用到ERESX這個命令了。
ERESX命令使用格式：ERESX，Key(GUI: Main>solution > Load Step Opts > Output Ctrls > Integration Pt或Main Menu > Preprocessor > Loads > Load
Step Opts > Output
Ctrls > Integration Pt)
Key為外插法控制鍵，有DEFA,YES和NO三個選項，分別對應著三種情況：
DEFA(默認設置)：除了具有塑性、蠕變或膨脹等非線性特性的單元意外，將積分點的結果進行外插擴展到所有單元的節點上。
YES: 將積分點的結果進行外插擴展到所有單元的節點上，僅將線性結果數據通過外插法擴展到這些具有塑性、蠕變或膨脹非線性特性的單元上。
NO: 將積分點上的結果復制(不是外插)到所有單元的節點上。
顯然，當我們不確定ANSYS是如何外推的，想直接查看高斯點上的應力、應變或其它結果的時候，我們就可以直接使用ERESX,no這個命令來查看了。
注意：對于非線性的數據ANSYS總是采用復制的方式擴展到節點上，而不是外推法,當 然，你也可以用ERESX,yes來采用外推法；這個命令同樣可以在prep7中使用；
轉載來源于
http://blog.sina.com.cn/s/blog_934e096a0102wkyb.html
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高斯光源加載（ANSYS與WB協同仿真）
本實例介紹在一個方板上加載熱載荷，其數值符合高斯分布函數。
高斯分布簡單介紹：
二維高斯分布表達式和函數曲線如下。
A是幅值，x。y。是中心點坐標，σx σy是方差，圖示如下，A = 1, xo = 0, yo = 0, σx = σy = 1
學過概率論與數理統計的同學對這些都回憶起了伐~？
下面直接查看加載后的效果
是不是很神奇啊？
下面奉上操作步驟和視頻教程↓
大致步驟是：在SW中建模導入到WB中，然后啟動ANSYS經典界面，用函數編輯器編輯高斯函數，然后保存函數。復制log文件中函數編輯的命令流，然后在WB中添加commands 粘貼之前復制的函數編輯命令流語句，最后再添加一條載荷加載語句。
SF,A,HFLUX,%H3%（其中SF為面加載命令，A指節點集名稱（在WB中用create named selection命令生成），HFLUX指加載類型為熱流密度，%H3%指加載的函數表達式存放文件名為H3）
注意：
commands命令添加到workbench之后，仔細閱讀commands命令如下兩行，清楚當前的單位制，任何需要單位的數據(如質量) 被認為是處于一致的求解器單位制系統中。
! Active UNIT system in Workbench when this object was created: Metric (mm, kg, N, s, mV, mA)
! NOTE: Any data that requires units (such as mass) is assumed to be in the consistent solver unit system.
更多內容，請關注公眾號：ANSYS有限元仿真
展開 金龍盤玉柱，高斯熱源游—Workbench中焊接模擬的仿真 ￥49
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。
展開 ANSYS中如何施加高斯移動熱源
很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過程中都面臨高斯熱源施加的難題，現在我來演示一下如何在ANSYS經典中使用APDL語言施加高斯熱源，以及如何實現熱源的移動。
打開經典界面，然后選擇Parameters→Functions→Define/Edit
然后在彈出的Function Editor中選取你想要輸入的熱源函數，我這里使用了一個高斯體熱源函數，也可以替換成高斯面熱源或者雙橢球熱源，具體函數請自行查找文獻
點擊Save后，保存后綴名為.func的函數文件，其名稱為func11.func
然后退出，重新選擇Parameters→Functions→Read From file
選擇剛才定義的函數
此時彈出對話框，要求輸入函數的名稱，及對應的參數的大小，我們定義名稱為gauss，兩個參數常量分別為qmx=1，r=1，局部坐標系選0就意味著這個函數是在全局坐標系中施加的，可以換成其他已經定義的任何局部坐標系
然后點擊List→Files→Log file
然后我們就可以發現在Log file文件里自動生成了函數func11對應的數據表，其是一個維度6*20的Table表，我們在array parameter中也可以查看其具體數據，為什么會生成這段呢，其實就是ANSYS根據你所定義的函數，自動生成了一個Table表做了這個函數的插值，這樣系統在計算時就可以根據這個Table表進行對應的索引，生成任何你想要的函數值了。
展開 Ansys Zemax | 如何將高斯光整形為平頂光
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概要
本文展示了如何設計光束整形器將激光器產生的高斯分布的光轉換為平頂分布的光輸出。
介紹
光束整形光學元件可以將入射光的光強分布轉換為其他特定的分布輸出。最常見的例子就是將激光器產生的高斯分布的光轉換為平頂（Top-Hat）分布的光輸出。在評價函數中使用幾何光線來優化透鏡的矢高是一個很有效的方法。在這一方法中，我們將計算給定輸入光分布時，輸出面應有的結果，并通過幾何光線目標的形式輸入到評價函數編輯器中。下表顯示的是這樣一個光束整形系統，其輸入光為束腰為W的高斯光，輸出光為平頂半徑為K的平頂光。
首先，對于已知光束在坐標X處的圈入能量為A，我們需要分析確定當輸出光的輻射距離S為多少時可以保證輸出光圈入能量B和輸入光的相同。
處理分析
對于能量的 1/e2 處束腰為W的輸入高斯光，我們想要的輸出光的輪廓是一個在半徑 K 內均保持均一最大值的分布。其中輸入光的輻照度分布為 Pexp{-(2R2/W2)}，輸出光的輻照度分布為最大值為H、半徑為K的階躍函數。
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