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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。

本貼以激光加熱為例，模擬高斯分布熱源勻速經(jīng)過兩塊金屬體接縫處的場景。本例還適用于激光加熱，粒子轟擊加熱等以移動的高斯熱源加熱的場景。</strong></p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;本例使用激光功率500W，熱源移動速度10mm/s，焊接使用兩塊不銹鋼板。

那么現(xiàn)在我們生成了不動的熱源函數(shù)，那么如何實現(xiàn)熱源函數(shù)的移動呢？有兩種方法，一種是定義一個隨時間變化的函數(shù)，比如我們的熱源沿X方向移動，那么我就在上面的X項中插入一項V*Time，這樣這個熱源函數(shù)就會是一個隨X方向變化的熱源函數(shù)了。

可以清晰地看到，在高斯熱源沿著螺旋線移動的過程中，溫度分布呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。靠近熱源移動軌跡的區(qū)域溫度較高，形成了明顯的高溫帶，且隨著熱源的移動而動態(tài)變化。同時，熱流走向也表現(xiàn)出沿著螺旋線的趨勢，從熱源位置向周圍擴散。 為了更直觀地展示結果，我們可以使用不同的顏色來表示不同的溫度范圍，從而形成清晰的溫度梯度圖。

Face：物體的“面”，移動的熱流將施加在其上；Path：移動熱源的路徑。可以是物體表面的任何邊緣；Start Point：移動熱源的“起點”。這是“路徑”的邊的兩個端點之一；Index:移動熱源的唯一id。

本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發(fā)（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface

在有限元模擬中，重復移動載荷（Repeated moving pressure）是結構受力分析中用于等效模擬接觸載荷的一個重要手段，尤其在輪軌接觸、滾珠接觸、焊接熱源移動等問題研究中極為常見。本文主要介紹ABAQUS中橢圓形移動載荷定義、法向和切向載荷模擬、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實現(xiàn)，實現(xiàn)建議與注意事項。

對于比較復雜的問題，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雜的過程，需要根據(jù)模型的空間坐標位置相應地在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。

那么現(xiàn)在我們生成了不動的熱源函數(shù)，那么如何實現(xiàn)熱源函數(shù)的移動呢？有兩種方法，一種是定義一個隨時間變化的函數(shù)，比如我們的熱源沿X方向移動，那么我就在上面的X項中插入一項V*Time，這樣這個熱源函數(shù)就會是一個隨X方向變化的熱源函數(shù)了。

本案例講述了一個關于：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。

熱源公式已知，去讓熱源移動起來

如果只是單純的溫度場分析,將分析步類型設定為熱傳遞，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。預定義場設定初始溫度。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。

6.14版本時代，abaqus推出過一款插件AWI，功能還算不錯，但無奈ABAQUS求解器不支持逐漸激活，導致每焊接一步，就要建立1個（或2~3個）step，對于焊縫較多的仿真，很不方便；另外，該插件不支持選擇熱源模型，只能將焊縫單元設置為某一溫度（比如熔點）。