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很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過(guò)程中都面臨高斯熱源施加的難題，現(xiàn)在我來(lái)演示一下如何在ANSYS經(jīng)典中使用APDL語(yǔ)言施加高斯熱源，以及如何實(shí)現(xiàn)熱源的移動(dòng)。

通過(guò)APDL命令實(shí)現(xiàn)對(duì)流換熱位置隨時(shí)間變化的傳熱計(jì)算，可用于回流焊工藝溫度場(chǎng)分析等。 程序?yàn)闇囟妊豗方向移動(dòng)，模型形狀、溫區(qū)長(zhǎng)度、移動(dòng)速度、換熱系數(shù)、溫度、區(qū)間數(shù)量均可調(diào)整。

在分析設(shè)置中插入一個(gè)APDL命令，將在上一步中txt文件中的命令按照下圖位置粘貼，并手動(dòng)添加一行施加熱源載荷的命令：SF,A1,HFLUX,%gaosi%，SF命令的相關(guān)用法可以查閱ANSYS命令手冊(cè)，其中g(shù)aosi就是前面定義的熱源載荷的表格名。然后設(shè)置好時(shí)間步就可以計(jì)算了。計(jì)算完成后可以看整個(gè)板溫度場(chǎng)的時(shí)間歷程結(jié)果，效果如文首展示的效果。

綜合來(lái)看，雖然模擬結(jié)果存在一定的誤差，但整體上能夠反映高斯熱源在圓柱表面螺旋線移動(dòng)時(shí)的基本特征和趨勢(shì)，為進(jìn)一步的工程應(yīng)用和優(yōu)化設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的參考。 六、結(jié)論與應(yīng)用建議 本次對(duì) ANSYS Workbench 中結(jié)合 APDL 命令模擬高斯熱源在圓柱表面螺旋線移動(dòng)的研究，我們對(duì)這一復(fù)雜的熱現(xiàn)象有了更深入的理解。

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。

很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過(guò)程中都面臨高斯熱源施加的難題，現(xiàn)在我來(lái)演示一下如何在ANSYS經(jīng)典中使用APDL語(yǔ)言施加高斯熱源，以及如何實(shí)現(xiàn)熱源的移動(dòng)。

有限元瞬態(tài)分析步驟：幾何建模：細(xì)化載荷移動(dòng)路徑網(wǎng)格（尺寸≤1/10波長(zhǎng)）；接觸定義：采用面-面接觸模擬輪軌/車橋相互作用；載荷施加：通過(guò)APDL命令流或用戶子程序?qū)崿F(xiàn)移動(dòng)載荷；求解設(shè)置：時(shí)間步長(zhǎng)滿足 Δt≤Tmin?/10?為最小振動(dòng)周期）。 將各載荷添加于模型，其中移動(dòng)罩載荷使用ABAQUS中DLOAD子程序?qū)崿F(xiàn)，如圖1所示。

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)。

3.Hypermesh-Ansys聯(lián)合仿真結(jié)合hypermesh的高效前處理功能和ANSYS的參數(shù)化載荷施加和參數(shù)化后處理功能可以大大提高項(xiàng)目分析效率，下圖是hypermesh完成前處理后導(dǎo)出CDB文件讀入APDL后輸入的參數(shù)化分析語(yǔ)言，讀入模型后再執(zhí)行下圖命令自動(dòng)完成物理場(chǎng)轉(zhuǎn)換、載荷施加、分析步設(shè)置、求解器設(shè)置、開(kāi)始求解等剩下的全部過(guò)程，當(dāng)然也可以另外添加后處理的參數(shù)化過(guò)程自動(dòng)輸出關(guān)心的計(jì)算結(jié)果

選擇水冷板的入口面模型，鼠標(biāo)右鍵菜單中選擇“Move to Group移動(dòng)到組”，或者點(diǎn)擊主菜單的移動(dòng)到組命令，在左側(cè)的屬性面板中輸入新的名稱in，點(diǎn)擊移動(dòng)，完成進(jìn)口邊界的建立。同理將另一側(cè)的面模型命名為out，如圖3所示。

命令流參數(shù)化編程確實(shí)方便（畢竟研究生期間我也耍了兩三年），可以快速修改你的模型（方便方案對(duì)比），但是要知道，LS-prepost中學(xué)會(huì)的技能，就像是你學(xué)會(huì)了騎車/游泳（肌肉記憶），就算過(guò)了很多年，你會(huì)生疏，不會(huì)忘記，命令嘛/敲代碼，一個(gè)月不用你試試；而且我敢說(shuō)，你花幾天編命令流的時(shí)間足夠通過(guò)LS-prepost手搓出全部方案，時(shí)間還有多的！！

建模 簡(jiǎn)單的2D或3D有限元模型通常通過(guò)APDL命令建模，對(duì)于復(fù)雜的裝配體，使用ANSYS Workbench，它能夠自然地定義幾何體，并建立針對(duì)整個(gè)分析的項(xiàng)目工作流程，從模型生成到結(jié)果處理，都能夠在已定義的方式中進(jìn)行。 本問(wèn)題中，挖掘機(jī)臂裝配體由ANSYS Workbench建模。

啟用“附加熱源”選項(xiàng)后，將在每個(gè)時(shí)間步處為零件幾何圖形中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)調(diào)用用戶實(shí)現(xiàn)的函數(shù)，以在該節(jié)點(diǎn)處為該時(shí)間步提供額外的溫度增量值。此用戶定義的熱源值是對(duì)溫度解決方案中已包含熱源（例如剪切熱和壓縮熱）的補(bǔ)充。此附加熱源選項(xiàng)的典型用途是包括結(jié)晶的潛熱或化學(xué)反應(yīng)釋放的熱量。溫度增量也可以為負(fù)值，例如對(duì)于吸熱反應(yīng)。可以通過(guò)與每個(gè)選項(xiàng)關(guān)聯(lián)的參數(shù)文字字符串字段，進(jìn)一步配置對(duì)這兩個(gè)新用戶函數(shù)的輸入。