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<p>近期將在技術鄰推出激光焊接的有限元模擬視頻教程，歡迎關注！</p><p>激光焊接的焊縫形貌為窄而深的“釘子狀”，通常使用復合熱源來實現，因此一般需要進行子程序開發。</p><p>下面對MSC.Marc和ABAQUS的激光焊接模擬進行簡要介紹：</p><ol><li>MSC.Marc：作為大型通用有限元軟件，在焊接模擬方面獨樹一幟，在很早的版本中就添加了焊接模塊（注意，非插件！！）

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

主要思路就是：1.激光參數設置，2.設置方波函數，3.設置解析函數，4.設置脈沖激光熱源，5.建立幾何，6模型邊界條件，7.網格劃分和研究步驟設置 8.計算結果 最重要的就是周期脈沖函數設置，一般思路就是先利用comsol里面的矩形波函數，設置出單個脈沖周期；接著在解析函數里面調用矩形波函數，進行周期性拓展。然后利用 脈沖激光=激光高斯熱源×脈沖周期函數。

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。

激光沖擊強化是一種相對而言較新的機械表面處理方式。就目標而言它與機械噴丸強化類似：在材料的表面和近表面引入有益的殘余壓應力。激光沖擊強化使用高功率激光脈沖將表面電離成高壓等離子體，在一個透明的慣性約束介質中（通常是水）進行操作。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覆蓋層來保護靶材表面的完整性。

焊接技術種類繁多，包括MIG、MAG、TIG焊接、激光焊接、電阻焊和攪拌摩擦焊等，其中電弧焊和激光焊因熱輸入量大，容易產生較為明顯的變形，成為研究重點。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。

這是一個增材制造的教學案例(適用于3D打印、激光熔覆、焊接等領域)。聲明:本cae文件為abaqus2016版本，所以僅適用于2016及以上的版本，但是在最后的壓縮包中添加了inp文件，inp文件不受版本限制，同時python腳本文件及for熱源子程序文件不受版本限制。

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。其激光熔覆仿真時聚焦光斑內距離熱源中心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, 規劃激光熱源的掃描軌跡, 設定需要重點分析的節點, 設置激光的掃描速度, 光斑大小、每掃描一周后的冷卻時間, 最終經過仿真計算后輸出各節點的結果。

?? 指南核心內容搶先看這份指南涵蓋了焊接仿真的兩大核心路線：平板多道焊（TIG） 與 攪拌摩擦焊（FSW），包含以下精華板塊：1?? 焊接熱源模型全解析不清楚什么是高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源？文檔詳細解析了各種熱源的數學公式及適用場景（TIG、MIG、激光焊等），教你如何根據熔池形狀選擇最準確的模型。

1、激光焊接激光焊接：激光輻射加熱待加工表面，表面熱量通過熱傳導向內部擴散，通過控制激光脈沖的寬度、能量、峰功率和重復頻率等激光參數，使工件熔化，形成特定的熔池。▲對焊接件進行點焊固定▲進行連續激光焊接激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現，激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。

通常，DED-L采用連續激光作為熱源，使用連續激光能提高沉積效率和組織一致性，但連續能量輸入容易造成熱積累，增大熱裂紋趨勢。此外，熱積累效應間接提高了基材的溫度(等效于施加預熱)，促進雜晶產生。采用準連續激光則能很好地解決上述問題[40-42]，但由于熔池的脈沖震蕩，修復組織通常呈現不均的“鋸齒狀”，合理選擇脈沖頻率至關重要(見圖 10(a)[40])。

目前鎂合金 SLM研究工作主要集中于探究實驗參數（粉末特征、激光功率密度、掃描速度、脈沖頻率等）對試樣成形的影響規律。因此，識別和關注重要參數是很重要的。研究表明激光功率和掃描速度是決定SLM制備鎂合金成形質量的重要因素。

求abaqus脈沖焊接案例的熱源子程序

表1:按熱源加熱曲線排列的不同選擇性焊接技術(來源:NovaCentrix)光產生（ER）加熱，如激光焊接，也可以通過閃光管進行，但具有焊接元件不在視線內的優點。NovaCentrix公司開發的PulseForge是第一臺這類新焊接系統。

</p><p>S(x,t)為在時間和空間上分布的入射高斯激光熱源，脈寬一般為飛秒級別。</p><p><br></p><p>通過comsol的PDE模塊求解，計算電子和晶格溫度隨時間的變化趨勢。

▲對焊接件進行點焊固定 ▲進行連續激光焊接 激光焊接可以采用連續或脈沖激光束加以實現，激光焊接的原理可分為熱傳導型焊接和激光深熔焊接。

</p><p>s(x,t)為激光熱源，一般為飛秒和皮秒級別。