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最近在做焊接方面的研究，在此分享一個(gè)焊接移動(dòng)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(lái)源：https://www.matweb.com。abaqus仿真過(guò)程中一定注意各參數(shù)單位制統(tǒng)一。

好消息是，通過(guò)與Simulia的工程師交流，得知ABAQUS會(huì)推出相應(yīng)的焊接插件（需額外license），可實(shí)現(xiàn)熱源模型和逐漸激活的鼠標(biāo)操作，另外支持free surface convection（FFS）和free surface radiation（RFS）。總的來(lái)說(shuō)，ABAQUS的焊接模擬有點(diǎn)麻煩，但是這些麻煩不會(huì)讓我們放棄ABAQUS，希望達(dá)索公司能夠顧及相關(guān)應(yīng)用場(chǎng)景。

abaqus中焊接中高斯面熱源和高斯體熱源程序

在焊接過(guò)程的數(shù)值模擬中，焊接熱源具有局部集中、瞬時(shí)和快速移動(dòng)的特點(diǎn)，易形成溫度梯度較大的不均勻溫度場(chǎng)，導(dǎo)致焊接應(yīng)力和應(yīng)變。熱源模型研究的關(guān)鍵問(wèn)題包括： 熱量的分配：即熱源有多少熱量作用在工件上。熱量分布：熱量如何在工件上分布。選擇合適的熱源形式和參數(shù)對(duì)焊接模擬的準(zhǔn)確性至關(guān)重要。為確保模擬結(jié)果的可靠性，通常需要對(duì)熱源模型進(jìn)行校核。

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(chǎng)過(guò)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(duì)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)。

當(dāng)焊接熱源接近焊件某一點(diǎn)時(shí)，該點(diǎn)溫度迅速升高，而當(dāng)熱源逐漸遠(yuǎn)離時(shí)，該點(diǎn)又冷卻降溫。c.焊接熱過(guò)程的瞬時(shí)性在高度集中熱源的作用下，加熱速度極快(在電弧焊情況下,可達(dá)1500℃/s以上)，即在極短的時(shí)間內(nèi)把大量的熱能由熱源傳遞給焊件，又由于加熱的局部性和熱源的移動(dòng)而使冷卻速度也很高。d.焊件傳熱過(guò)程的復(fù)合性焊接熔池中的液態(tài)金屬處于強(qiáng)烈的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

本人長(zhǎng)期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長(zhǎng)平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺(tái)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(kāi)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(yīng)力強(qiáng)度因子、J積分等），裂紋擴(kuò)展（XFEM擴(kuò)展有限元、cohesive element、cohesive surface

為了解決這些問(wèn)題，我花時(shí)間整理編寫(xiě)了這份《使用Abaqus進(jìn)行焊接模擬工程師指南 V2.0》。 這份 76頁(yè) 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。

一、背景： 移動(dòng)高斯熱源的數(shù)值模擬可以精確地模擬包括焊接在內(nèi)的各種工業(yè)過(guò)程。準(zhǔn)確預(yù)測(cè)焊接或激光切割過(guò)程中產(chǎn)生的瞬態(tài)熱場(chǎng)，對(duì)于預(yù)測(cè)由此產(chǎn)生的殘余應(yīng)力至關(guān)重要，而殘余應(yīng)力又影響壽命預(yù)測(cè)分析。目前Workbench中的瞬態(tài)熱分析模塊只能用于定義時(shí)間變化或空間變化的邊界條件。定義一個(gè)在空間上和時(shí)間上都不同的載荷，則需要使用APDL命令。這對(duì)很多初學(xué)者來(lái)說(shuō)比較困難。

熱源子程序

本案例講述了一個(gè)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(dòng)熱源案例。

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（2） 拓展：本方法可延伸至其他激光加工場(chǎng)景（如切割、焊接、表面處理）或材料類型（如金屬、陶瓷），通過(guò)調(diào)整熱源模型與邊界條件實(shí)現(xiàn)跨領(lǐng)域應(yīng)用。7、 附件：本案例中的abaqus模型文件（包括cae和激光子程序）

導(dǎo)讀Abaqus除了可以施加常規(guī)的力載荷和位移邊界外，通過(guò)子程序的方式，還可以施加隨時(shí)間或空間變化的載荷，常見(jiàn)的例如道路橋梁上的運(yùn)動(dòng)載荷，還有焊接過(guò)程中隨焊接路徑移動(dòng)的熱源。