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六、結論與應用建議 本次對 ANSYS Workbench 中結合 APDL 命令模擬高斯熱源在圓柱表面螺旋線移動的研究，我們對這一復雜的熱現象有了更深入的理解。 在模擬過程中，我們成功地建立了數學模型，設置了關鍵步驟和參數，并且得到了較為準確的模擬結果。

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。

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。

workbench中以命令流的方式進行熱源加載。

為此，創建ACT擴展，以方便在 Mechanical中使用UI定義移動熱流源。 二、安裝與加載：移動熱源插件應用于ANSYS Workbench Mechanical17.0版本及以上。

因為它不僅涉及復雜的熱-機耦合，還離不開讓無數工程師頭禿的Fortran子程序（DFLUX），更別提移動熱源、生死單元技術，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子程序里的坐標系怎么轉換？ 幾十道焊縫的分析步，手動設置要累死人，怎么用Python自動化？

實例一：同路徑雙熱源實例二：4條熱源路徑 實例三：10條熱源路徑使用說明：插件界面如下圖，以表格的形式展開，每行代表一個熱源： 準備原始模型，在模型中畫出預期的移動路徑；在裝配模塊建立好裝配體；設置好材料屬性；在需要加載移動熱源的面上施加自定義表面熱流載荷，如下圖： 分別建立每條路徑和起點的集

3，焊接熱源采用雙橢圓模型[1]，公式及圖像如下圖所示。該模型將焊接熱源假設為橢圓球形，并且前后兩部分可分別采用不同的橢圓表示。其中a,b,c分別代表橢圓球形x,y,z三個方向的特征長度，其數值根據焊接熔池的尺寸確定。本案例中采用a=4mm,b=4mm,熔池前半部分橢圓cf=2mm,后半部分cr=5mm。ff和fr為熱源前后兩部分所占輸入能量的比例，應保證其和等于2，本案例中采用0.4和1.6。

圖2 材料屬性構建3、 激光熱源子程序開發（1） 熱源特性：采用高斯分布模擬圓形激光束，功率密度函數為： 其中，P 為激光功率，r0為光斑半徑，r 為徑向坐標（2） 子程序實現：基于ABAQUS的用戶子程序接口（如DFLUX或HETVAL），編寫 Fortran/Python 程序生成動態加載的圓形激光熱源，通過時間 - 空間函數控制熱源移動軌跡

熱-力耦合熱傳導與移動熱源其中 即 Goldak 雙橢球體熱源; 表面邊界含對流/輻射條件:熱彈塑性平衡方程耦合流程 順序耦合中，熱分析得到的 （或其在積分點/節點的離散值）通過 TEMPERATURE, FILE=... 輸入到力學模型。

軟件對焊接過程進行焊接數值模擬，利用編程實現焊接模擬分析過程中的熱源加載和移動，利用2層生死單元模擬焊料熔化填充過程，得到焊接過程中的溫度場和應力場隨時間變化的分布情況，并對結果進行分析。

，提供了高斯面、雙橢球等常用焊接熱源，在設置焊接路徑和焊縫填充的設置上非常方便，其中焊縫填充過程提供了生死單元法和靜態單元法兩種方案。Marc從2016版開始，添加了柱狀熱源，將其與高斯面熱源復合，可作為激光焊的熱源模型。但是該熱源的熱流密度在厚度方向上是均勻的（沒有衰減），這與實際情況不符。常用的高斯面熱源與高斯旋轉體熱源復合而成的激光焊熱源模型，仍然需要子程序開發。

高斯輪廓激光束照亮硅晶圓我們將以一個直徑為 5cm 的硅晶圓為例，如下圖所示，該晶圓的中心有兩種不同的材料，每種材料厚度為 100μm，半徑為 1cm。晶圓從頂部被一束高斯輪廓激光熱源照射，該熱源在時間上被快速脈沖化。這兩種材料在 700nm 的激光波長下都是半透明的，但在更長波長的紅外輻射下是不透明的。硅襯底是摻雜的并且在所有波長下都是高吸收性的。

焊接分析中的關鍵問題包括： 熱源定義：焊接熱源具有高斯分布，與普通傳熱分析不同，需要特別處理。熱源路徑：焊接熱源隨時間移動，路徑復雜，不像普通傳熱固定在一個位置。計算效率：熱機耦合分析計算復雜，需要通過優化網格和簡化算法提升效率。

一簡介1.原理定向能沉積過程(DED)是采用高能束熱源將基板熔化形成熔池，粉末與高能熱源匯聚同時送入熔池中，快速熔化和凝固從而形成實體。2. 模擬目標在Workbench Additive中DED過程模擬的目標是預測宏觀層面，溫度引起的變形和應力，以防止制造故障，并為改進增材制造的設計提供趨勢數據，包括零件定位和零件制造順序。