DFLUX的案例
Abaqus 熱-力順序耦合與 DFLUX 詳解 ￥59.9
——科研到工程：Abaqus Goldak 雙橢球 + FROM FILE 實(shí)現(xiàn)可復(fù)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果（含 Goldak 熱源 DFLUX ）
適用人群：做焊接/鍵合殘余應(yīng)力/變形預(yù)測、增材制造熱-力場分析的工程師與研究生
代碼環(huán)境：Abaqus/CAE 2019（Python 2.7），Abaqus/Standard（DFLUX Fortran 子程序）
本文提供 兩個(gè)腳本（Abaqus/CAE Python 自動(dòng)網(wǎng)格建模腳本 + Fortran DFLUX 熱源子程序）梳理成一套可復(fù)用的 有限元計(jì)算流程：
從物理到實(shí)現(xiàn) 的清晰鏈路：能量輸入 → 傳熱 → 溫度–時(shí)間歷程 → FROM FILE 映射 → 彈塑性力學(xué)響應(yīng)；
建模與求解流程：幾何、分區(qū)、網(wǎng)格、邊界、步長、輸出與文件命名；
Goldak 雙橢球熱源與熱力耦合理論： 在 DFLUX 中的實(shí)現(xiàn)原理與關(guān)鍵參數(shù)；
目錄
- 用 Abaqus 做焊接/鍵合熱-力耦合的“一鍵批量建模與計(jì)算”
- 目錄
- 1. 為什么要做焊接/鍵合熱-力耦合？
- 2. Goldak 雙橢球熱源與能量守恒
- 3. 總體流程與工程目錄
- 4. 熱分析建模要點(diǎn)（Thermal）
- 5. 力學(xué)分析建模要點(diǎn)（Mechanical）
- 6. 自動(dòng)化批量建模腳本（Python，最終版）
- 7. DFLUX：Goldak 體熱源子程序（Fortran）
- 8. 模型驗(yàn)證
- 9. 參考參數(shù)與推薦文獻(xiàn)
1. 為什么要做焊接/鍵合熱-力耦合？
焊接/鍵合是強(qiáng)非線性、強(qiáng)非穩(wěn)態(tài)的多物理場過程：移動(dòng)熱源瞬時(shí)把能量輸入到極小體積，熱擴(kuò)散與對流/輻射把能量帶走，材料在不同溫度區(qū)間內(nèi)經(jīng)歷彈性–塑性–循環(huán)硬化乃至回復(fù)。
展開 Abaqus焊接仿真指南V2.0：從DFLUX子程序到FSW全流程詳解 ￥29.9
因?yàn)樗粌H涉及復(fù)雜的熱-機(jī)耦合，還離不開讓無數(shù)工程師頭禿的Fortran子程序（DFLUX），更別提移動(dòng)熱源、生死單元技術(shù)，以及像攪拌摩擦焊（FSW） 這種涉及大變形的高階分析。
高斯熱源和雙橢球熱源怎么選？
DFLUX子程序里的坐標(biāo)系怎么轉(zhuǎn)換？
幾十道焊縫的分析步，手動(dòng)設(shè)置要累死人，怎么用Python自動(dòng)化？
攪拌摩擦焊（FSW）的CEL歐拉-拉格朗日耦合怎么做？
為了解決這些問題，我花時(shí)間整理編寫了這份《使用Abaqus進(jìn)行焊接模擬工程師指南 V2.0》。
這份 76頁 的PDF文檔，不講虛的理論，只講工程實(shí)戰(zhàn)。從基礎(chǔ)的熱源理論到復(fù)雜的FSW仿真，配合詳細(xì)的代碼注釋和操作流程，手把手帶你通關(guān)焊接仿真。
?? 指南核心內(nèi)容搶先看
這份指南涵蓋了焊接仿真的兩大核心路線：平板多道焊（TIG） 與 攪拌摩擦焊（FSW），包含以下精華板塊：
1?? 焊接熱源模型全解析
不清楚什么是高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源？文檔詳細(xì)解析了各種熱源的數(shù)學(xué)公式及適用場景（TIG、MIG、激光焊等），教你如何根據(jù)熔池形狀選擇最準(zhǔn)確的模型。
2?? 手把手教你寫 DFLUX 子程序
這是很多人的噩夢，也是本指南的重點(diǎn)。 我不僅提供了完整的 雙橢球熱源 Fortran 代碼，還對每一行代碼進(jìn)行了中文注釋。
如何定義移動(dòng)路徑？
如何控制熱流密度？
如何與Abaqus交互？代碼直接Copy就能用！
3?? 生死單元技術(shù)（Model Change）
想模擬真實(shí)的材料填充過程？必須掌握生死單元。
展開 ABAQUS焊接模擬-移動(dòng)熱源（DFLUX）-平板對接不帶生死單元圖文介紹
3、焊接工藝參數(shù)假設(shè)為：TIG不填絲焊接，焊接電壓18V，焊接電流60A，焊接速度5mm/s，熱效率0.5.
4、焊接熱源分別采用高斯面熱源和半橢球體熱源，旨在說明不同類型熱源的加載方法，不同熱源函數(shù)如下：
（1）高斯面熱源
，，
（2）半橢球體熱源
5、物性參數(shù)
6、結(jié)果顯示
如上所示
7、子程序
（1）高斯面熱源
SUBROUTINE DFLUX(FLUX,SOL,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT,COORDS,JLTYP,
1 TEMP,PRESS,SNAME)
C
INCLUDE 'ABA_PARAM.INC'
DIMENSION COORDS(3),FLUX(2),TIME(2)
CHARACTER*80 SNAME
C
W_U=18.0
W_I=60.0
EFFI=0.5
Q=W_U*W_I*EFFI
v=0.005
Rh=0.004
d=v*TIME(2)
x=COORDS(1)
y=COORDS(2)
z=COORDS(3)
C
x0=0
y0=0
C
PI=3.1415
C
R=sqrt((x-x0-d)**2+(y-y0)**2)
C
JLTYP=0
FLUX(1)=3*Q/(PI*Rh**2)*exp(-3*R**2/Rh**2)
RETURN
END
（2）半橢球體熱源
SUBROUTINE DFLUX(FLUX,SOL,KSTEP,KINC,TIME,NOEL,NPT
展開 ABAQUS激光加載子程序Dflux介紹
下面為大家免費(fèi)提供Dflux加載的子程序介紹和教程。
ABAQUS.zip
ABAQUS任意路徑移動(dòng)熱源Dflux子程序編寫 ￥20
ABAQUS復(fù)雜路徑雙橢球體熱源Dflux子程序，直線-圓弧-斜線，平面坐標(biāo)變換
利用abaqus進(jìn)行激光增材制造仿真（單元生死+DFLUX子程序+python程序）
利用abaqus實(shí)現(xiàn)了增材打印的有限元仿真：
（1）實(shí)現(xiàn)了單元生死的控制；
（2）編寫了基于高斯熱源的DFLUX子程序，實(shí)現(xiàn)了多掃描通道的仿真；
（3）利用python語言實(shí)現(xiàn)了分析步和接觸的定義。
python+DFLUX+生死單元---- 一站式自動(dòng)化搞定焊接分析 ￥100
本文用python，完整建立了基于DFLUX和生死單元的焊接分析腳本。只需運(yùn)行腳本，就可完成所有的建模要求，直接計(jì)算就可。
接觸自動(dòng)建模效果，如下圖所示：
分析步自動(dòng)建模如下圖所示：
分析結(jié)果如下圖所示（HFL）：
溫度：
對比上圖看生死單元：
最后注意，只需把這行代碼改成相應(yīng)的for文件實(shí)際的路徑就可提交計(jì)算（此行代碼在最后JOB語句中）：
如有問題加Q:19175644。給你詳細(xì)指導(dǎo)。后續(xù)有需要多道焊接的可共同探討。
ABAQUS熱傳導(dǎo)邊界及載荷介紹
2、在某些節(jié)點(diǎn)或者表面或體積內(nèi)設(shè)置生熱率q，使用*CFLUX，*DFLUX，*DSFLUX進(jìn)行定義；
生熱率的定義可以定義固定值或隨幅值曲線變化的值。分布熱流量通過*DFLUX和*DSFLUX施加，*DFLUX可以施加在面或體上，*DSFLUX只能施加在面上。
CAE界面的定義方法如下圖：
3、在某些節(jié)點(diǎn)或表面上的定義薄膜條件，使用*CFILM，*FILM，*SFILM；
熱傳導(dǎo)中，自由表面與緊鄰流體之間的對流是最常見的薄膜條件。*CFILM施加在節(jié)點(diǎn)上。*FILM二維情況下施加在單邊上，三維情況下施加在單元面上。*SFILM施加在面上。
4、在某些節(jié)點(diǎn)或表面設(shè)定敷設(shè)條件，使用*CRADIATE，*RADIATE，*SRADIATE；
*CRADIATE施加在節(jié)點(diǎn)上，*RADIATE施加在單元上，*SRADIATE施加在面上。定義輻射邊界條件需要定義Stefan-Boltzmann常數(shù)和絕對零度。另外輻射通常需要定義輻射率emissivity，該參數(shù)是衡量一個(gè)表面有多接近理想黑體的指標(biāo)。
5、自然邊界條件
在任何溫度下沒有給定熱流并且沒有外部熱流的表面，默認(rèn)條件是通過q=0，及沒有通過表面的熱流：理想絕熱條件。
展開 Abaqus子程序系列：UMDFLUX（定義多個(gè)非均勻分布熱源）
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(kuò)散分析中，定義一個(gè)非均勻分布的熱通量，可以是位置，時(shí)間，溫度，單元號(hào)，積分點(diǎn)號(hào)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(gè)熱通量積分點(diǎn)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(diǎn)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(kuò)散單元的通量積分點(diǎn)。
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.
展開 眾多受害者實(shí)錘爆料——手撕Victor系列（二）
案例02
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Abaqus DFLUX移動(dòng)熱源子程序
正版視頻課程是技術(shù)鄰超人氣林麗老師于2019年6月在技術(shù)鄰發(fā)布的《Abaqus實(shí)現(xiàn)DFLUX移動(dòng)熱源（焊接，激光切割）》課程，歡迎大家去技術(shù)鄰關(guān)注林老師，林老師在技術(shù)鄰發(fā)布了一系列從基礎(chǔ)入門到進(jìn)階再到深入理解的課程，深受大家歡迎。
該課程鏈接如下：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c13546
Victor的盜版視頻是2019年11月27日發(fā)布的文章，鏈接如下，又是林老師發(fā)布不久就被盜版，喪心病狂，你以為改個(gè)題目就成你的了。
Victor經(jīng)典案例集第八十七篇：Abaqus熱源子程序DFLUX在移動(dòng)熱源（焊接/激光切割/3D打印）中的應(yīng)用一：傳熱分析
林老師的模型時(shí)一塊板，切三塊
盜版大王Victor也是一塊板切三塊，沃妮馬（雷佳音附體）連切割位置都一樣？
林老師課程里熱傳導(dǎo)系數(shù)是120
Victor的熱傳導(dǎo)系數(shù)也是120，你就不怕林老師的粉絲把你打到請120？
另外，還有一個(gè)參數(shù)Film coefficient都是5，抄也別把參數(shù)都抄一樣嘛！
林老師的課程暫時(shí)分析到這里。
又到了君莫的時(shí)間了
案例03
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復(fù)合材料加筋板建模分析
君莫正版視頻發(fā)布于2018年1月5日，鏈接如下：
http://www.yqgqt.org.cn/college/video/c11918
為了打擊Victor，該課程近期已設(shè)置免費(fèi)觀看，兩個(gè)小時(shí)，平時(shí)定價(jià)100。
展開 焊接實(shí)例
鑒于不斷的有人需要焊接問題實(shí)例，這里獻(xiàn)上自己通過DFLUX子程序?qū)崿F(xiàn)的GOLDAK熱源移動(dòng)的焊接過程，大家可以提出寶貴意見，有更好的焊接方法的DFLUX子程序可以討論。其他的焊接方法可以簡單的將GOLDAK熱源替換成相應(yīng)的熱源模型。
由于CAE文件超過附件大小要求，所以將inp 和.for文件壓縮在一起，CAE文件單獨(dú)壓縮一個(gè)文件。
焊接實(shí)例2.rar
焊接實(shí)例1.rar
萬類霜天競自由——Abaqus任意移動(dòng)熱源插件 焊接 ￥600
用Fortran語言編寫DFLUX、VDFLUX自定義移動(dòng)熱源，可以實(shí)現(xiàn)各種焊接過程的熱應(yīng)力、溫度場的仿真。而不同的模型的焊接路徑也不相同，因此針對每個(gè)分析模型都要重新定義路徑，占用大量時(shí)間。
通過本款FreeWeld插件可以自由定義焊接路徑，傻瓜式操作，只需在窗口界面選取幾何邊特征作為移動(dòng)路徑，就能自動(dòng)生成相應(yīng)的DFLUX子程序。程序中的熱源采用高斯面熱源，參數(shù)Rh為高斯熱源的特征半徑。
經(jīng)過簡單修改可以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)載荷DLOAD路徑的自定義。
（本插件支持單熱源生成，如需多熱源插件請見：https://www.yqgqt.org.cn/content/post/1283087）
實(shí)例1效果及插件操作過程：
實(shí)例2效果及插件操作過程：
對于空間曲線路徑同樣支持：
tips：
1. 運(yùn)行程序生成子程序文件之后后，為了獲得更好的網(wǎng)格質(zhì)量，可以刪除移動(dòng)路徑的邊線特征，不會(huì)影響移動(dòng)熱源程序運(yùn)行；
2. 移動(dòng)熱源使用注意事項(xiàng)：
① 應(yīng)選擇溫度-位移耦合分析步或傳熱分析步；
② 在需要加載移動(dòng)熱源的面上施加自定義表面熱流載荷，如下圖：
③ 材料屬性應(yīng)涵蓋密度、比熱容、熱導(dǎo)率、彈性模量、泊松比和熱膨脹系數(shù)；
展開 ABAQUS焊接分析
Abaqus中提供豐富的用戶子程序接口，包括：非均布載荷子程序（DLOAD），熱源子程序（DFLUX），接觸面摩擦行為子程序（FRIC）等。用戶可以根據(jù)熱源的具體參數(shù)采用FORTRAN建立熱源子程序，在計(jì)算過程中直接通過子程序接口（DFLUX）調(diào)用。對于焊接過程中的熱傳導(dǎo)問題，Abaqus還提供了強(qiáng)大的散熱（Film Condition）和熱輻射(Radiation)功能。
熔焊
選用隱式求解器Abaqus/Standard進(jìn)行順序耦合熱固分析，先進(jìn)行溫度場的計(jì)算，再根據(jù)溫度歷史來計(jì)算被工件的殘余應(yīng)力和變形。
壓焊
壓焊過程通常是一個(gè)涉及到接觸，熱傳導(dǎo)，大塑性應(yīng)變的復(fù)雜過程。在用Abaqus進(jìn)行仿真計(jì)算時(shí)選用顯式求解器Abaqus/Explicit來進(jìn)行分析，采用熱力耦合的動(dòng)態(tài)分析步（DynamicTemperature-displacement Explicit），進(jìn)行完全熱力耦合分析。
攪拌摩擦焊
對溫度場和流場進(jìn)行模擬。仿真過程中將攪拌工具設(shè)為剛體，并采用ALE的方法用材料的運(yùn)動(dòng)來代替，攪拌工具的移動(dòng)，以避免過大的網(wǎng)格畸變。
釬焊
釬焊過程在焊縫處極易產(chǎn)生應(yīng)力集中，焊縫周圍的殘余應(yīng)力成為釬焊的一個(gè)重要關(guān)注對象。Abaqus提供豐富熱載荷形式，有面形熱流（Surface heat flux）,體型熱流(Body heat flux)，和集中熱流(Concentrated heat flux)，同時(shí)還可以要根據(jù)焊接過程中的實(shí)際加熱情況建立場變量（DiscreteFields和 Analytical Fields）和熱載荷構(gòu)建恰當(dāng)?shù)臒嵩茨Ｐ汀?多層多道焊接
多層多道焊的模擬涉及到金屬的逐步填充問題。
展開 Abaqus圓形激光溫度-位移耦合案例教學(xué) ￥19.98
圖2 材料屬性構(gòu)建
3、 激光熱源子程序開發(fā)
（1） 熱源特性：采用高斯分布模擬圓形激光束，功率密度函數(shù)為：
其中，P 為激光功率，r0為光斑半徑，r 為徑向坐標(biāo)
（2） 子程序?qū)崿F(xiàn)：基于ABAQUS的用戶子程序接口（如DFLUX或HETVAL），編寫 Fortran/Python 程序生成動(dòng)態(tài)加載的圓形激光熱源，通過時(shí)間 - 空間函數(shù)控制熱源移動(dòng)軌跡（如需模擬掃描過程）。
圖3 使用荷載子程序
5、 計(jì)算結(jié)果與分析
（1） 溫度場分布特征
1． 云圖可視化：通過后處理軟件顯示不同時(shí)刻的溫度場云圖，典型結(jié)果包括：激光光斑中心區(qū)域出現(xiàn)局部高溫峰值，溫度梯度沿徑向快速衰減；隨時(shí)間延長，熱擴(kuò)散導(dǎo)致高溫區(qū)域擴(kuò)大，穩(wěn)態(tài)時(shí)形成穩(wěn)定溫度分布。
2． 數(shù)據(jù)提取：提取特征點(diǎn)（如光斑中心、邊緣）的溫度 - 時(shí)間曲線，分析升溫速率與峰值溫度隨激光功率 / 作用時(shí)間的變化規(guī)律。
圖7 溫度云圖可視化
（2） 應(yīng)力場響應(yīng)規(guī)律
1． 熱應(yīng)力機(jī)制：溫度梯度引發(fā)熱膨脹失配，導(dǎo)致玻璃板內(nèi)部產(chǎn)生 熱應(yīng)力，典型應(yīng)力模式包括：
光斑中心區(qū)域出現(xiàn)壓應(yīng)力，邊緣區(qū)域出現(xiàn)拉應(yīng)力（需結(jié)合材料熱膨脹特性判斷）；
瞬態(tài)過程中可能產(chǎn)生動(dòng)態(tài)應(yīng)力波動(dòng)，需關(guān)注應(yīng)力峰值位置與疲勞損傷風(fēng)險(xiǎn)。
2． 結(jié)果展示：通過應(yīng)力云圖識(shí)別高應(yīng)力區(qū)域（如幾何突變處或光斑邊緣），提取主應(yīng)力、等效應(yīng)力（如 von Mises 應(yīng)力）分布，評(píng)估材料失效風(fēng)險(xiǎn)（如開裂閾值）。
圖8應(yīng)力云圖可視化
（3） 參數(shù)敏感性分析
對比不同激光功率、光斑尺寸、作用時(shí)間下的溫度場與應(yīng)力場差異，總結(jié)關(guān)鍵參數(shù)對結(jié)果的影響規(guī)律，為激光加工工藝優(yōu)化提供理論依據(jù)。
展開 Abaqus焊接仿真案例展示
Abaqus中提供豐富的用戶子程序接口，包括：
u
非均布載荷子程序（DLOAD）；
u
熱源子程序（DFLUX）；
u
接觸面摩擦行為子程序（FRIC）等。
用戶可以根據(jù)熱源的具體參數(shù)采用Fortran建立熱源子程序，在計(jì)算過程中直接通過子程序接口（DFLUX）調(diào)用。對于焊接過程中的熱傳導(dǎo)問題，Abaqus還提供了強(qiáng)大的散熱（Film Condition）和熱輻射功能。
壓焊：
Abaqus解決方案：選用顯式求解器Abaqus/Explicit來進(jìn)行分析。同時(shí)，Abaqus提供強(qiáng)大的完全耦合熱固分析，強(qiáng)制對流和輻射分析，熱界面接觸。
Abaqus/Explicit提供兩種算法來模擬接觸問題：
u
通用接觸算法；
u
接觸對算法；
u
對于考慮接觸和熱傳導(dǎo)的壓焊過程仿真時(shí)，采用熱力耦合的動(dòng)態(tài)分析步，
可以進(jìn)行完全熱力耦合分析。
Abaqus提供了豐富的材料模型庫，用戶可以方便的選擇包括金屬、工程塑料、泡沫材料等多種材料模型，可以考慮材料的塑性、損傷、失效、溫度相關(guān)等非線性效應(yīng)。
l
焊接熱力耦合過程模擬常用到的是Johnson-Cook模型，它是一個(gè)材料屈服強(qiáng)度與溫度和應(yīng)變率相關(guān)的一個(gè)材料本構(gòu)模型；
l
用戶還可以利用Abaqus的用戶子程序的功能進(jìn)一步添加自己所需要步添加自己所需要的材料模型。
展開 