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在有限元模擬中，重復(fù)移動載荷（Repeated moving pressure）是結(jié)構(gòu)受力分析中用于等效模擬接觸載荷的一個重要手段，尤其在輪軌接觸、滾珠接觸、焊接熱源移動等問題研究中極為常見。本文主要介紹ABAQUS中橢圓形移動載荷定義、法向和切向載荷模擬、子程序DLOAD和UTRACLOAD編程實現(xiàn)，實現(xiàn)建議與注意事項。

最近在做焊接方面的研究，在此分享一個焊接移動熱源模擬的案例供大家參考。1，創(chuàng)建焊接工件，尺寸為100*50*5（單位mm）。 2，工件材料選用AISI1045鋼，材料參數(shù)來源：https://www.matweb.com。abaqus仿真過程中一定注意各參數(shù)單位制統(tǒng)一。

ABAQUS仿真平臺不僅支持豐富的前后處理二次開發(fā)，還提供了多樣的計算程序自定義接口，例如可通過DFLUX、VDFLUX子程序自定義非均勻分布的移動熱源，實現(xiàn)各種焊接過程的熱應(yīng)力、溫度場的仿真；可通過DLOAD、VDLOAD子程序自定義非均勻分布的表面壓力載荷等等。

<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)過兩塊金屬體接縫處的場景。本例還適用于激光加熱，粒子轟擊加熱等以移動的高斯熱源加熱的場景。

但是顯然，這樣只適合單道焊接或熔覆，如果你的掃描路徑很復(fù)雜，或者是Z字形或涉及到多道焊或熔覆，那么這樣寫起來的代碼可能需要花一點心思定義熱源函數(shù)，我一般采用的是第二種方法，即定義局部坐標(biāo)系的方法。

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。

焊接分析中的關(guān)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(fù)雜，不像普通傳熱固定在一個位置。計算效率：熱機耦合分析計算復(fù)雜，需要通過優(yōu)化網(wǎng)格和簡化算法提升效率。

但是顯然，這樣只適合單道焊接或熔覆，如果你的掃描路徑很復(fù)雜，或者是Z字形或涉及到多道焊或熔覆，那么這樣寫起來的代碼可能需要花一點心思定義熱源函數(shù)，我一般采用的是第二種方法，即定義局部坐標(biāo)系的方法。

是因為熱源加載的面是板的上表面，其實已經(jīng)暗含z的坐標(biāo)就是固定的了，所施加的是一個xoy面內(nèi)熱源分布，所以與z坐標(biāo)無關(guān)。 那么接下來就是如何實現(xiàn)熱源移動的問題了，熱源移動肯定是與速度有關(guān)，速度為0自然就是靜態(tài)的熱源分布，速度大于0才是一個移動的熱源，那么與速度有關(guān)就是等效地說與時間有關(guān)，在ANSYS中時間{TIME}正好是一個變量，所以如何在公式中體現(xiàn)呢？

我不僅提供了完整的 雙橢球熱源 Fortran 代碼，還對每一行代碼進行了中文注釋。 如何定義移動路徑？ 如何控制熱流密度？ 如何與Abaqus交互？代碼直接Copy就能用！ 3?? 生死單元技術(shù)（Model Change）想模擬真實的材料填充過程？必須掌握生死單元。

可以清晰地看到，在高斯熱源沿著螺旋線移動的過程中，溫度分布呈現(xiàn)出明顯的規(guī)律性。靠近熱源移動軌跡的區(qū)域溫度較高，形成了明顯的高溫帶，且隨著熱源的移動而動態(tài)變化。同時，熱流走向也表現(xiàn)出沿著螺旋線的趨勢，從熱源位置向周圍擴散。 為了更直觀地展示結(jié)果，我們可以使用不同的顏色來表示不同的溫度范圍，從而形成清晰的溫度梯度圖。

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 程序生成動態(tài)加載的圓形激光熱源，通過時間 - 空間函數(shù)控制熱源移動軌跡

本案例講述了一個關(guān)于：熱通量15W/m^2、焊接速度3.33mm/min、熱效率0.87、熱圓半經(jīng)2mm的移動熱源案例。

導(dǎo)讀Abaqus除了可以施加常規(guī)的力載荷和位移邊界外，通過子程序的方式，還可以施加隨時間或空間變化的載荷，常見的例如道路橋梁上的運動載荷，還有焊接過程中隨焊接路徑移動的熱源。