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很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過程中都面臨高斯熱源施加的難題，現在我來演示一下如何在ANSYS經典中使用APDL語言施加高斯熱源，以及如何實現熱源的移動。

可以清晰地看到，在高斯熱源沿著螺旋線移動的過程中，溫度分布呈現出明顯的規律性。靠近熱源移動軌跡的區域溫度較高，形成了明顯的高溫帶，且隨著熱源的移動而動態變化。同時，熱流走向也表現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。

Moving Heat Energy Source該ACT擴展模型對高斯熱源的計算公式如下: E=熱能；C1 =光束半徑；C2 =功率強度；AC=吸收系數；(x0,y0,z0) =從“起點”到“路徑”距離“v x t”處熱流中心的瞬時位置；v =熱源移動速度；t =時間。

很多人在使用ANSYS模擬焊接和增材制造過程中都面臨高斯熱源施加的難題，現在我來演示一下如何在ANSYS經典中使用APDL語言施加高斯熱源，以及如何實現熱源的移動。

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

本貼以激光加熱為例，模擬高斯分布熱源勻速經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。</strong></p><p>&nbsp;&nbsp;&nbsp;本例使用激光功率500W，熱源移動速度10mm/s，焊接使用兩塊不銹鋼板。

為什么高斯圓錐體熱源不能在z軸上移動呢？

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。

因為它不僅涉及復雜的熱-機耦合，還離不開讓無數工程師頭禿的Fortran子程序（DFLUX），更別提移動熱源、生死單元技術，以及像攪拌摩擦焊（FSW） 這種涉及大變形的高階分析。 高斯熱源和雙橢球熱源怎么選？ DFLUX子程序里的坐標系怎么轉換？ 幾十道焊縫的分析步，手動設置要累死人，怎么用Python自動化？

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

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。計算效率：熱機耦合分析計算復雜，需要通過優化網格和簡化算法提升效率。

焊接/鍵合是強非線性、強非穩態的多物理場過程：移動熱源瞬時把能量輸入到極小體積，熱擴散與對流/輻射把能量帶走，材料在不同溫度區間內經歷彈性–塑性–循環硬化乃至回復。

PTB認證結果表明SpatialMaster軟件的兩種分析算法的精度達到PTB可認證的高標準：（1）針對所有ISO標準幾何特征擬合（直線、平面、圓、球、圓柱、圓錐）的高斯-最小二乘法（2）針對所有GD&T特征公差度評價（直線度、平面度、圓度、球度、圓柱度）的切比雪夫-最小區域法SMT軟件分析算法精度 在實際運用中，測試員通常對切比雪夫-最小區域法最為關注

焊接過程是一個高度非線性的理化反應過程，焊接熔池和溫度場的分布描述復雜，在ANSYS數值模擬中，通常將熱源簡化為具有一定分布規律的熱流密度函數來用于計算。 在管道焊接中，采用熔化極惰性氣體保護焊的焊接工藝。在ANSYS溫度分析過程中采用高斯面熱源模型。其在焊接厚度方向上不考慮熱量梯度，適用于焊接熔深較小的表面堆焊焊接熱量和電弧熱在工件表面上的熱量分布情況。

點擊透鏡數據編輯器中表面2所在行的任意位置，使用鍵盤的右方向鍵向右移動到圓錐系數之后的參數。您可以看到沿X和Y方向陣列數目和每個單元的寬度設置參數。其中，陣列中每個單元的曲率半徑則通過標準的曲率半徑 (Radius) 來定義。