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abaqus中焊接中高斯面熱源和高斯體熱源程序

1.高斯熱源公式的建立 高斯熱源本質就是熱源的分布呈正態分布，如果理解二維正態分布的話就很容易理解三維的正態分布，如下圖，熱源其實就是一個中心高，然后沿著等半徑往外逐漸降低，通過中心的任意切面就是一個二維的正態分布曲線圍成的面。

打開經典界面，然后選擇Parameters→Functions→Define/Edit然后在彈出的Function Editor中選取你想要輸入的熱源函數，我這里使用了一個高斯體熱源函數，也可以替換成高斯面熱源或者雙橢球熱源，具體函數請自行查找文獻點擊Save后，保存后綴名為.func的函數文件，其名稱為func11.func然后退出，重新選擇Parameters

Face：物體的“面”，移動的熱流將施加在其上；Path：移動熱源的路徑。可以是物體表面的任何邊緣；Start Point：移動熱源的“起點”。這是“路徑”的邊的兩個端點之一；Index:移動熱源的唯一id。

打開經典界面，然后選擇Parameters→Functions→Define/Edit然后在彈出的Function Editor中選取你想要輸入的熱源函數，我這里使用了一個高斯體熱源函數，也可以替換成高斯面熱源或者雙橢球熱源，具體函數請自行查找文獻點擊Save后，保存后綴名為.func的函數文件，其名稱為func11.func然后退出，重新選擇

通過對比三種通用有限元仿真軟件使用生死單元模擬激光熔覆，得到的結論是COMSOL的建模效率以及計算精度相較于其他兩種可以說是相去天淵。COMSOL模擬選用的物理場為固體力學和固體傳熱，傳熱物理場最主要的邊界是設置熱源，在視頻中的模型中，熱源為高斯面熱源，作用于計算域的上表面；固體力學物理場除了設置固定約束，只需在線彈性材料下添加活化并選擇熔覆層即可。

本人長期從事ABAQUS軟件仿真模擬，擅長平板焊接（高斯面熱源、高斯體熱源、雙橢球熱源、圓臺柱熱源等），基于子程序的摩擦攪拌焊接，壓力電阻焊接，子程序二次開發（UEXPAN、USDFLD、UHARD、FILM、DISP、DFLUX、CREEP等），基于子程序的相變模擬，裂縫模擬（應力強度因子、J積分等），裂紋擴展（XFEM擴展有限元、cohesive element、cohesive surface

，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。

打開移動熱源插件（如已打開，直接點擊“更新”按鈕即可）；打開方法：在菜單欄依次點擊Plug-ins -> ToolBoxes -> 自由熱源，點擊多路徑按鈕即彈出程序界面。 在每一行選取需要的路徑集，并指定起始時間及熱源參數。本程序采用高斯面熱源，Rh為高斯熱源的尺寸參數。

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。

通過COMSOL軟件建立了二維仿真模型，用高斯分布熱源模型，對TIG熔覆過程的溫度場、流場、電勢分布及粉體顆粒運動軌跡進行數值模擬，接著進行熔覆試驗，結果表明，焊縫平直無凹坑，實際拍攝的電弧形態和模擬的電弧形態高度一致，呈典型的鐘罩狀，通過金相顯微鏡對熔覆層進行觀察，發現基體與熔覆層連接處質量較好，無明顯缺陷。

從基礎的熱源理論到復雜的FSW仿真，配合詳細的代碼注釋和操作流程，手把手帶你通關焊接仿真。?? 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？

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在該模型中，一個高斯脈沖形式的邊界熱源被施加到幾何結構的中心，溫度沿著纖維擴散。 流線表示用曲線坐標接口得到的矢量場。 如果想直觀地觀察結果，例如，查看熱導率的 xx 分量( )，則需要在直角坐標中繪制 xx 分量 。根據上面描述的變換，纖維的熱導率張量， ，是非對角線形式的。

同時，將紅外燈視為一個固體，其體積熱源為 25kW。除了頂面，固體燈其他面都設為熱絕緣。正是通過燈面向晶圓的頂面，熱量以輻射形式離開燈管。該模型使用較低的固體熱容來實現燈的快速啟動。燈的其他熱特性與金屬銅相同。 首先我們來看看加熱 10s 后燈管、晶圓和傳感器的溫度分布。在下面的模擬圖中，晶圓的溫度(約 1800K)和傳感器的溫度(約 1100K)之間存在著明顯的差異。

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