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摘 要：為了研究同軸送粉TIG熔覆過程電弧的溫度場、流場、電勢分布及粉體顆粒運動軌跡，根據磁流體動力學理論建立了二維仿真模型，利用COMSOL軟件對TIG熔覆電弧和粉體顆粒運動軌跡進行數值模擬。模擬結果表明：電弧形態呈鐘罩形、氣體流動穩定、粉體顆粒利用率高；為了驗證仿真結果的準確性，開展了同軸送粉TIG熔覆試驗。試驗結果表明：焊縫平直無明顯缺陷，實際電弧形態與模擬結果高度一致。

Srikanth等[5]采用2D非線性有限元的方式對激光增材制造仿真的溫度場進行了仿真, 隨后又針對3D結構進行了相應的仿真, 分析了不同的激光功率和掃描速度對溫度場及其溫度梯度的影響[6]。Zhao等[7]通過ABAQUS仿真發現激光沉積區域能夠限制基材的塑性變形和材料交界處的正應力。

現有的實驗結果難以建立準確的理論模型，加深建模和仿真方面的研究將有助于鎂合金 SLM的廣泛應用。電弧熔絲沉積技術電弧熔絲沉積技術（WAAM）依靠焊接電弧熔化焊絲沉積成形，具有低成本，沉積效率高等優點，適合較大體積復雜結構的增材制造。

利用abaqus實現了增材打印的有限元仿真：（1）實現了單元生死的控制；（2）編寫了基于高斯熱源的DFLUX子程序，實現了多掃描通道的仿真；（3）利用python語言實現了分析步和接觸的定義。

為了解決這些問題，我花時間整理編寫了這份《使用Abaqus進行焊接模擬工程師指南 V2.0》。 這份 76頁 的PDF文檔，不講虛的理論，只講工程實戰。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。

詳細介紹了利用abaqus進行增材制造的操作流程，分析步為了方便采用了python程序實現。

（1）在Explicit分析中實現溫度場的仿真，獲得odb文件；（2）在Implicit分析中通過修改材料參數、分析步、相互作用、載荷和約束、網格類型、調用odb文件，實現熱應力場的仿真。

6.14版本時代，abaqus推出過一款插件AWI，功能還算不錯，但無奈ABAQUS求解器不支持逐漸激活，導致每焊接一步，就要建立1個（或2~3個）step，對于焊縫較多的仿真，很不方便；另外，該插件不支持選擇熱源模型，只能將焊縫單元設置為某一溫度（比如熔點）。

金屬增材制造仿真概述根據材料進給方式，金屬增材制造技術主要可分為粉末床熔融（PBF）和定向能量沉積（DED）兩大類，前者包括激光選區熔融技術和電子束選區熔融技術等，后者包括激光送粉增材制造技術、電子束送絲增材制造技術和電弧送絲增材制造技術等（見圖1）。然而，現階段金屬增材制造技術在構件成形精度和力學性能等方面仍存在不足,成為制約其廣泛工業化應用的瓶頸。

如圖 5 所示，主流的金屬增材制造熱源形式有激光、電子束與電弧，依據預先鋪粉或同步送粉/送絲的不同材料進給方式，金屬增材制造包括粉末床熔融 技術和定向能量沉積 技術兩類 , 基于粉末床熔融技術主要有激光選區熔化技術 和電子束選區熔化 技術；基于定向能量沉積技術主要有激光金屬沉積 技術、電子束自由成形制造 技術、電弧增材制造 技術。