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<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;激光加熱及激光焊接非常常見(jiàn)，，如何仿真激光焊接過(guò)程的熔深及路徑上的熱應(yīng)變呢？本貼以激光加熱為例，模擬高斯分布熱源勻速經(jīng)過(guò)兩塊金屬體接縫處的場(chǎng)景。本例還適用于激光加熱，粒子轟擊加熱等以移動(dòng)的高斯熱源加熱的場(chǎng)景。

激光沖擊強(qiáng)化是一種相對(duì)而言較新的機(jī)械表面處理方式。就目標(biāo)而言它與機(jī)械噴丸強(qiáng)化類似：在材料的表面和近表面引入有益的殘余壓應(yīng)力。激光沖擊強(qiáng)化使用高功率激光脈沖將表面電離成高壓等離子體，在一個(gè)透明的慣性約束介質(zhì)中（通常是水）進(jìn)行操作。可以使用一種類似黑色鋁箔膠帶的犧牲性涂層作為熱保護(hù)覆蓋層來(lái)保護(hù)靶材表面的完整性。

，提供了高斯面、雙橢球等常用焊接熱源，在設(shè)置焊接路徑和焊縫填充的設(shè)置上非常方便，其中焊縫填充過(guò)程提供了生死單元法和靜態(tài)單元法兩種方案。Marc從2016版開(kāi)始，添加了柱狀熱源，將其與高斯面熱源復(fù)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(méi)有衰減），這與實(shí)際情況不符。常用的高斯面熱源與高斯旋轉(zhuǎn)體熱源復(fù)合而成的激光焊熱源模型，仍然需要子程序開(kāi)發(fā)。

圖2 材料屬性構(gòu)建3、 激光熱源子程序開(kāi)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(guò)時(shí)間 - 空間函數(shù)控制熱源移動(dòng)軌跡

workbench中以命令流的方式進(jìn)行熱源加載。

加載移動(dòng)熱源1、從擴(kuò)展管理器中，單擊您的擴(kuò)展并選擇“Load Extension”；2、加載完成。

FLOW-3D WELD 中改進(jìn)的反射模型提供了更準(zhǔn)確的激光反射表示方法。2）熱源集成和改進(jìn)升級(jí)后的熱源定義選項(xiàng)允許用戶更精確地定義復(fù)雜的激光路徑，如螺旋線和斜線。額外的控制允許多熱源模擬的熱源屬性轉(zhuǎn)移，節(jié)省時(shí)間并減少出錯(cuò)的機(jī)會(huì)。4.

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。

我們有一個(gè) 40W、700nm 波長(zhǎng)的激光器，并且光束具有標(biāo)準(zhǔn)偏差為 1.5mm 的高斯輪廓。激光器開(kāi)啟 75ms，然后關(guān)閉 25ms，或者激光器使用占空比為 75%，周期為 100ms 的脈沖加熱。這種時(shí)間上的階梯式加載是通過(guò)事件接口解決的，該接口用于引入一個(gè)離散狀態(tài)變量 ONOFF，即時(shí)間為 0 或 1。

材料建模參考316L不銹鋼的各屬性, 高斯熱源的能量分布如圖3所示。其激光熔覆仿真時(shí)聚焦光斑內(nèi)距離熱源中心r處的熱流密度為:式中:rh是激光束在基材上形成加熱光斑的半徑。模型建立之后, 規(guī)劃激光熱源的掃描軌跡, 設(shè)定需要重點(diǎn)分析的節(jié)點(diǎn), 設(shè)置激光的掃描速度, 光斑大小、每掃描一周后的冷卻時(shí)間, 最終經(jīng)過(guò)仿真計(jì)算后輸出各節(jié)點(diǎn)的結(jié)果。

在本教程項(xiàng)目中，我們研究了加熱對(duì)實(shí)際二極管激光器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會(huì)引起材料折射率的變化。這當(dāng)然會(huì)影響波導(dǎo)模式的形狀和傳播常數(shù)。通常加熱會(huì)增加折射率，從而導(dǎo)致模式的橫向壓縮. 下圖是我們分析的超大型光波導(dǎo)激光器的截面： 二極管激光器由一個(gè)pn-結(jié)組成。用于激光模式的橫向波導(dǎo)是由蝕刻在結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)溝槽形成的。

在本教程項(xiàng)目中，我們研究了加熱對(duì)實(shí)際二極管激光器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會(huì)引起材料折射率的變化。這當(dāng)然會(huì)影響波導(dǎo)模式的形狀和傳播常數(shù)。通常加熱會(huì)增加折射率，從而導(dǎo)致模式的橫向壓縮. 下圖是我們分析的超大型光波導(dǎo)激光器的截面： 二極管激光器由一個(gè)pn-結(jié)組成。用于激光模式的橫向波導(dǎo)是由蝕刻在結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)溝槽形成的。

我們將這段代碼復(fù)制下來(lái)，放在自己的代碼里，在每一步熱源加載時(shí)都調(diào)用，就實(shí)現(xiàn)了任意熱源函數(shù)的定義那么，如何調(diào)整輸入?yún)?shù)呢，我們注意到生成的這段代碼里面的*Set,_FNC_C1(1),qmx，這句話就是定義了生成的參數(shù)的大小，通過(guò)修改這里的qmx的值，我們可以定義熱源函數(shù)的功率，通過(guò)修改r的值，我們可以修改熱源函數(shù)的半徑。

文檔詳細(xì)解析了各種熱源的數(shù)學(xué)公式及適用場(chǎng)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(mèng)，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(duì)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？

在本教程項(xiàng)目中，我們研究了加熱對(duì)實(shí)際二極管激光器模式輪廓的影響，即熱透鏡。溫度的變化會(huì)引起材料折射率的變化。這當(dāng)然會(huì)影響波導(dǎo)模式的形狀和傳播常數(shù)。通常加熱會(huì)增加折射率，從而導(dǎo)致模式的橫向壓縮. 下圖是我們分析的超大型光波導(dǎo)激光器的截面： 二極管激光器由一個(gè)pn-結(jié)組成。用于激光模式的橫向波導(dǎo)是由蝕刻在結(jié)構(gòu)中的兩個(gè)溝槽形成的。

光纖激光尺組成 光纖激光尺由激光發(fā)射裝置、干涉測(cè)量探頭、反射鏡等部分組成。 1.激光發(fā)射裝置 激光發(fā)射裝置內(nèi)置高穩(wěn)定度氦氖激光光源，穩(wěn)頻精度0.05ppm（可選0.02ppm）。通過(guò)鎧裝光纖將激光傳導(dǎo)至干涉測(cè)量探頭，實(shí)現(xiàn)熱源與測(cè)量探頭隔離。

光纖激光尺組成 光纖激光尺由激光發(fā)射裝置、干涉測(cè)量探頭、反射鏡等部分組成。 1.激光發(fā)射裝置 激光發(fā)射裝置內(nèi)置高穩(wěn)定度氦氖激光光源，穩(wěn)頻精度0.05ppm（可選0.02ppm）。通過(guò)鎧裝光纖將激光傳導(dǎo)至干涉測(cè)量探頭，實(shí)現(xiàn)熱源與測(cè)量探頭隔離。