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假設(shè)20秒完成熱源從y=0mm到y(tǒng)=0.1mm整個(gè)焊接路徑，那么焊接速度就是v=0.1/20=0.005m/s，那么時(shí)間為 {TIME}時(shí)熱源中心的坐標(biāo)就是（0.05,0.005* {TIME}，0.004），那么對(duì)應(yīng)的R^2就可以用公式表達(dá)出來(lái)，就是：2.高斯熱源公式編譯 上述過(guò)程已經(jīng)建立起了高斯熱源的加載公式，那么如果想要在workbench中加載該熱源需要通過(guò)APDL進(jìn)行編譯成命令流后再回到

圖2 材料屬性構(gòu)建3、 激光熱源子程序開發(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

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)。

三、高斯熱源的原理與特點(diǎn)工作原理 高斯熱源是一種在熱分析中常用的熱源模型，其工作原理基于高斯分布函數(shù)。在數(shù)學(xué)上，高斯熱源的熱流密度分布呈現(xiàn)出鐘形曲線的特征。這種分布使得熱源在中心區(qū)域具有較高的能量密度，而隨著距離中心的增加，能量密度逐漸降低。

Moving Heat Energy Source該ACT擴(kuò)展模型對(duì)高斯熱源的計(jì)算公式如下: E=熱能；C1 =光束半徑；C2 =功率強(qiáng)度；AC=吸收系數(shù)；(x0,y0,z0) =從“起點(diǎn)”到“路徑”距離“v x t”處熱流中心的瞬時(shí)位置；v =熱源移動(dòng)速度；t =時(shí)間。

<p><strong>&nbsp;&nbsp;&nbsp;&nbsp;激光加熱及激光焊接非常常見，，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。

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)。

打開移動(dòng)熱源插件（如已打開，直接點(diǎn)擊“更新”按鈕即可）；打開方法：在菜單欄依次點(diǎn)擊Plug-ins -> ToolBoxes -> 自由熱源，點(diǎn)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(shí)間及熱源參數(shù)。本程序采用高斯面熱源，Rh為高斯熱源的尺寸參數(shù)。

高斯輪廓激光束照亮硅晶圓我們將以一個(gè)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(shí)間上被快速脈沖化。這兩種材料在 700nm 的激光波長(zhǎng)下都是半透明的，但在更長(zhǎng)波長(zhǎng)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(zhǎng)下都是高吸收性的。

，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，仍然需要子程序開發(fā)。

從基礎(chǔ)的熱源理論到復(fù)雜的FSW仿真，配合詳細(xì)的代碼注釋和操作流程，手把手帶你通關(guān)焊接仿真。?? 指南核心內(nèi)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？

焊接分析中的關(guān)鍵問(wèn)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(shí)間移動(dòng)，路徑復(fù)雜，不像普通傳熱固定在一個(gè)位置。計(jì)算效率：熱機(jī)耦合分析計(jì)算復(fù)雜，需要通過(guò)優(yōu)化網(wǎng)格和簡(jiǎn)化算法提升效率。

其中包括平行平面波，點(diǎn)光源，高斯TEM00模式激光光束和像散高斯激光二極管光束。

COMSOL模擬選用的物理場(chǎng)為固體力學(xué)和固體傳熱，傳熱物理場(chǎng)最主要的邊界是設(shè)置熱源，在視頻中的模型中，熱源為高斯面熱源，作用于計(jì)算域的上表面；固體力學(xué)物理場(chǎng)除了設(shè)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。最后通過(guò)熱膨脹多物理場(chǎng)將固體力學(xué)和固體傳熱完成耦合。

為確保仿真的準(zhǔn)確度，在不影響散熱路徑的前提下，修復(fù)各種倒角、螺釘螺母及不規(guī)則形狀[6]，模型簡(jiǎn)化如圖1所示。模塊正面共有13個(gè)熱源，總發(fā)熱量為582 W。分別對(duì)上述熱源進(jìn)行熱流密度計(jì)算，結(jié)果顯示中間8個(gè)圓形熱源為高熱流密度區(qū)，熱流密度最大為50÷（3.14×102)=15.92 W/cm2，故采用液冷散熱方式。

本案例介紹利用衍射擴(kuò)散器使準(zhǔn)分子激光光束均勻化，通過(guò)優(yōu)化擴(kuò)散器以生成一個(gè)圓形的top hat。

本案例介紹利用衍射擴(kuò)散器使準(zhǔn)分子激光光束均勻化，通過(guò)優(yōu)化擴(kuò)散器以生成一個(gè)圓形的top hat。

利用模式像散轉(zhuǎn)換器件可以將光纖激光輸出的橢圓光斑（帶固有像散）轉(zhuǎn)化為圓形高斯光斑，解決高功率激光加工中光斑能量分布不均的問(wèn)題；它還可以消除超快激光、半導(dǎo)體激光在傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的像散，保證激光聚焦精度，提升光刻、激光切割的加工質(zhì)量；利用模式像散轉(zhuǎn)換器根據(jù)需求生成特定像散的激光模式，滿足光通信、量子光學(xué)、激光雷達(dá)等前沿領(lǐng)域的特殊光路要求。