ansys模擬高斯熱源的案例
利用 ANSYS Workbench 模擬高斯熱源在圓柱表面螺旋線移動(dòng)
在數(shù)學(xué)上，高斯熱源的熱流密度分布呈現(xiàn)出鐘形曲線的特征。這種分布使得熱源在中心區(qū)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(gè)較小的區(qū)域內(nèi)，并以中心為峰值向四周逐漸衰減。這種非均勻的分布特點(diǎn)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(guò)程。
應(yīng)用案例
在焊接工藝中，高斯熱源常用于模擬焊接過(guò)程中的熱輸入。通過(guò)合理設(shè)置高斯熱源的參數(shù)，如峰值熱流密度、熱源半徑等，可以準(zhǔn)確地預(yù)測(cè)焊縫區(qū)域的溫度場(chǎng)分布，從而評(píng)估焊接質(zhì)量和殘余應(yīng)力。
在激光加工領(lǐng)域，高斯熱源可用于模擬激光切割、激光表面處理等過(guò)程中的熱量傳遞，有助于優(yōu)化工藝參數(shù)，提高加工效率和質(zhì)量。
例如，在某汽車(chē)制造企業(yè)的車(chē)身焊接生產(chǎn)線上，采用高斯熱源模型對(duì)焊接過(guò)程進(jìn)行仿真分析，成功優(yōu)化了焊接工藝參數(shù)，減少了焊接缺陷的產(chǎn)生，提高了車(chē)身的整體強(qiáng)度和安全性。
四、模擬過(guò)程關(guān)鍵步驟與參數(shù)設(shè)置
（一）模型建立與準(zhǔn)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(shù)。然后，通過(guò)數(shù)學(xué)公式或軟件自帶的功能來(lái)設(shè)置螺旋線軌跡。對(duì)于螺旋線的設(shè)置，需要確定旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)、螺距等參數(shù)。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(diǎn)或特定位置。這需要精確計(jì)算坐標(biāo)，以確保熱源位置的準(zhǔn)確性。
（二）物理模型與參數(shù)選擇
選擇合適的物理模型是準(zhǔn)確模擬的關(guān)鍵。對(duì)于熱傳導(dǎo)問(wèn)題，要設(shè)置熱傳導(dǎo)系數(shù)，這取決于圓柱材料的性質(zhì)。常見(jiàn)的金屬材料熱傳導(dǎo)系數(shù)較高，而絕熱材料則較低。
展開(kāi) Workbench的焊接模擬過(guò)程（高斯移動(dòng)熱源）
一直以來(lái)，都是用ANSYS經(jīng)典做焊接模擬的，前兩天用ANSYS Workbench做了一個(gè)焊接模擬過(guò)程，我查閱了很多文獻(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)資料，沒(méi)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(wèn)題闡述：三維平板堆焊焊接殘余應(yīng)力分析，先分析焊接溫度場(chǎng)，然后轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)分析焊接殘余應(yīng)力，板材模型為0.2×0.2×0.006m，焊接速度10mm/s。考慮其對(duì)稱(chēng)性，建立了板材的一半模型進(jìn)行分析。
模型如圖所示。
一半模型
靠近焊縫的部位網(wǎng)格要細(xì)化。
網(wǎng)格劃分
對(duì)加熱的表面named selection為A1、A2，因?yàn)楹竺娴?em>高斯熱源加載采用的是APDL，為后面加高斯熱源作準(zhǔn)備。
加載熱源面
設(shè)置好瞬態(tài)熱分析的步長(zhǎng)和對(duì)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(kāi) 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(jīng)典中使用APDL語(yǔ)言施加移動(dòng)高斯熱源
很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過(guò)程中都面臨高斯熱源施加的難題，現(xiàn)在我來(lái)演示一下如何在ANSYS經(jīng)典中使用APDL語(yǔ)言施加高斯熱源，以及如何實(shí)現(xiàn)熱源的移動(dòng)。
打開(kāi)經(jīng)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(shù)，我這里使用了一個(gè)高斯體熱源函數(shù)，也可以替換成高斯面熱源或者雙橢球熱源，具體函數(shù)請(qǐng)自行查找文獻(xiàn)
點(diǎn)擊Save后，保存后綴名為.func的函數(shù)文件，其名稱(chēng)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(shù)
此時(shí)彈出對(duì)話(huà)框，要求輸入函數(shù)的名稱(chēng)，及對(duì)應(yīng)的參數(shù)的大小，我們定義名稱(chēng)為gauss，兩個(gè)參數(shù)常量分別為qmx=1，r=1，局部坐標(biāo)系選0就意味著這個(gè)函數(shù)是在全局坐標(biāo)系中施加的，可以換成其他已經(jīng)定義的任何局部坐標(biāo)系
然后點(diǎn)擊List→Files→Log file
然后我們就可以發(fā)現(xiàn)在Log file文件里自動(dòng)生成了函數(shù)func11對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表，其是一個(gè)維度6*20的Table表，我們?cè)赼rray parameter中也可以查看其具體數(shù)據(jù)，為什么會(huì)生成這段呢，其實(shí)就是ANSYS根據(jù)你所定義的函數(shù)，自動(dòng)生成了一個(gè)Table表做了這個(gè)函數(shù)的插值，這樣系統(tǒng)在計(jì)算時(shí)就可以根據(jù)這個(gè)Table表進(jìn)行對(duì)應(yīng)的索引，生成任何你想要的函數(shù)值了。
展開(kāi) 
ANSYS中如何施加高斯移動(dòng)熱源
很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過(guò)程中都面臨高斯熱源施加的難題，現(xiàn)在我來(lái)演示一下如何在ANSYS經(jīng)典中使用APDL語(yǔ)言施加高斯熱源，以及如何實(shí)現(xiàn)熱源的移動(dòng)。
打開(kāi)經(jīng)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(shù)，我這里使用了一個(gè)高斯體熱源函數(shù)，也可以替換成高斯面熱源或者雙橢球熱源，具體函數(shù)請(qǐng)自行查找文獻(xiàn)
點(diǎn)擊Save后，保存后綴名為.func的函數(shù)文件，其名稱(chēng)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(shù)
此時(shí)彈出對(duì)話(huà)框，要求輸入函數(shù)的名稱(chēng)，及對(duì)應(yīng)的參數(shù)的大小，我們定義名稱(chēng)為gauss，兩個(gè)參數(shù)常量分別為qmx=1，r=1，局部坐標(biāo)系選0就意味著這個(gè)函數(shù)是在全局坐標(biāo)系中施加的，可以換成其他已經(jīng)定義的任何局部坐標(biāo)系
然后點(diǎn)擊List→Files→Log file
然后我們就可以發(fā)現(xiàn)在Log file文件里自動(dòng)生成了函數(shù)func11對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)表，其是一個(gè)維度6*20的Table表，我們?cè)赼rray parameter中也可以查看其具體數(shù)據(jù)，為什么會(huì)生成這段呢，其實(shí)就是ANSYS根據(jù)你所定義的函數(shù)，自動(dòng)生成了一個(gè)Table表做了這個(gè)函數(shù)的插值，這樣系統(tǒng)在計(jì)算時(shí)就可以根據(jù)這個(gè)Table表進(jìn)行對(duì)應(yīng)的索引，生成任何你想要的函數(shù)值了。
展開(kāi) 金龍盤(pán)玉柱，高斯熱源游—Workbench中焊接模擬的仿真 ￥49
金龍盤(pán)玉柱，高斯熱源游——Workbench中移動(dòng)熱源的加載方法。
作者：范文哲（fwz0703@163.com，公眾號(hào)：CAE_ANSYS）
金龍盤(pán)玉柱，龍首高高翹起，龍身一圈圈圍攏，民間就有“龍盤(pán)柱、一定富”的說(shuō)法。金龍有吉祥富貴之意，沿著柱子向上游動(dòng)具有靈氣與富貴的一種象征。如此活靈活現(xiàn)的效果我們采用什么方法來(lái)模擬這個(gè)現(xiàn)象呢？
本次我們采用移動(dòng)熱源的方法在ANSYS Workbench的瞬態(tài)溫升當(dāng)中來(lái)模擬高溫熱源沿著圓柱體纏繞向上游動(dòng)的這一現(xiàn)象，最后的溫度動(dòng)態(tài)效果好像一條龍沿著柱子移動(dòng)。通過(guò)本實(shí)例可以了解移動(dòng)熱源的加載方法，三個(gè)坐標(biāo)方向的移動(dòng)熱源加載，供大家學(xué)習(xí)參考。
1.建立模型
模型建立一個(gè)圓柱體即可，如圖所示，為了減少計(jì)算量，我們可以才有圓環(huán)的方式，即將圓柱體采用中空的方式，減少單元數(shù)量，減少計(jì)算時(shí)間
2.劃分網(wǎng)格
將模型盡可能的細(xì)化網(wǎng)格，由于網(wǎng)格粗糙情況下，溫度的最終結(jié)果會(huì)出現(xiàn)跳躍，最終效果較差，本次計(jì)算的網(wǎng)格如圖所示
3求解設(shè)置
本次分忽略材料的選擇和其他細(xì)節(jié)，采用默認(rèn)的結(jié)果。求解中將分析設(shè)置為瞬態(tài)分析，設(shè)置時(shí)間步和時(shí)間長(zhǎng)度和對(duì)流條件，由于瞬態(tài)分析考慮的時(shí)間效果，可以不設(shè)置散熱，本次分析僅僅考慮短時(shí)間內(nèi)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(chuàng)建一個(gè)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(diǎn)熱源，使熱源在沿著螺旋線移動(dòng)，即熱源在XY平面內(nèi)圓周運(yùn)動(dòng)，高度方向直線移動(dòng)，最終和合成效果就是螺旋線
4.結(jié)果查看
最終的求解結(jié)果如圖所示，不同時(shí)刻下的溫度分布情況，調(diào)整legend顏色條，使效果合適，即可查看到效果。
展開(kāi) ABAQUS焊接模擬-Python編寫(xiě)移動(dòng)高斯熱源子程序-不帶生死單元
Python編寫(xiě)移動(dòng)高斯熱源子程序（包括高斯面熱源、雙橢球熱源）
模型作如下假設(shè)：材料為各向同性材料，不考慮熔池流動(dòng)及相變影響。
考慮到過(guò)來(lái)學(xué)習(xí)的大多都是和我一樣的學(xué)生黨，因此設(shè)置了一個(gè)大家都能接受的價(jià)格。
如果視頻中有什么錯(cuò)誤或沒(méi)講清的大家可以留言！！
ANSYS高斯脈沖激光光源溫度場(chǎng)模擬APDL ￥100
以下為中間過(guò)程中的溫度場(chǎng)
本實(shí)例介紹在一個(gè)高斯脈沖激光光源溫度場(chǎng)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(shù)設(shè)置，apdl程序?yàn)閰?shù)化建模，只需修改相應(yīng)的數(shù)據(jù)，即可更換模型參數(shù)。
下層基板：長(zhǎng)1000微米，寬300微米，高300微米;上層板材：長(zhǎng)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(diǎn)進(jìn)入，沿長(zhǎng)度方向直線掃描一道，到另一邊中點(diǎn)結(jié)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(guò)程中要實(shí)現(xiàn)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(shí)間的變化曲線
1. 溫度場(chǎng)只考慮傳熱，不考慮對(duì)流以及輻射，環(huán)境溫度為室溫25攝氏度。
2. 材料的各項(xiàng)參數(shù)不是固定參數(shù)，而是隨溫度變化的參數(shù)。
激光參數(shù)：
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(kāi) 