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分布情況 高斯熱源的能量分布并非均勻的，而是集中在一個較小的區域內，并以中心為峰值向四周逐漸衰減。這種非均勻的分布特點使其能夠模擬諸如激光焊接、電子束焊接等局部集中加熱的過程。 應用案例 在焊接工藝中，高斯熱源常用于模擬焊接過程中的熱輸入。

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，材料參數來源：https://www.matweb.com。abaqus仿真過程中一定注意各參數單位制統一。

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

假設20秒完成熱源從y=0mm到y=0.1mm整個焊接路徑，那么焊接速度就是v=0.1/20=0.005m/s，那么時間為 {TIME}時熱源中心的坐標就是（0.05,0.005* {TIME}，0.004），那么對應的R^2就可以用公式表達出來，就是：2.高斯熱源公式編譯 上述過程已經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APDL進行編譯成命令流后再回到

一、背景： 移動高斯熱源的數值模擬可以精確地模擬包括焊接在內的各種工業過程。準確預測焊接或激光切割過程中產生的瞬態熱場，對于預測由此產生的殘余應力至關重要，而殘余應力又影響壽命預測分析。目前Workbench中的瞬態熱分析模塊只能用于定義時間變化或空間變化的邊界條件。定義一個在空間上和時間上都不同的載荷，則需要使用APDL命令。這對很多初學者來說比較困難。

<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變呢？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。

焊接技術種類繁多，包括MIG、MAG、TIG焊接、激光焊接、電阻焊和攪拌摩擦焊等，其中電弧焊和激光焊因熱輸入量大，容易產生較為明顯的變形，成為研究重點。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。

做有限元仿真，焊接（Welding） 絕對是公認的“硬骨頭”。為什么？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？

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。

軟件對焊接過程進行焊接數值模擬，利用編程實現焊接模擬分析過程中的熱源加載和移動，利用2層生死單元模擬焊料熔化填充過程，得到焊接過程中的溫度場和應力場隨時間變化的分布情況，并對結果進行分析。

焊接過程的熱源設置在LS-DYNA中，焊接熱源通過K文件進行設置。熱源使用高斯熱源模型來模擬焊接過程中熱輸入的分布，焊接過程分為兩步，先施加外側角焊縫熱源，再施加內側角焊縫熱源。具體的時間控制和熱源設置都已在K文件中配置完成。外側焊縫：熱源施加在焊接區域的外側，模擬外側焊縫的加熱過程。內側焊縫：內側角焊縫的熱源在外側焊縫施焊完成后施加，以模擬時間延遲效應。4.

，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。

熱源模型：選用高斯分布熱源模型：式中：qa為距電弧加熱光斑中心r處的熱源密度；qm為最大熱流值；r為距離電弧斑點中心距離；R為電弧加熱半徑。2.3 氬氣的熱物性參數TIG熔覆使用氬氣作為保護氣體，數值模擬過程中氬氣的熱物性參數會隨溫度發生較大變化，其相關物性參數隨溫度變化曲線如圖3所示。

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。

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

當焊接熱源接近焊件某一點時，該點溫度迅速升高，而當熱源逐漸遠離時，該點又冷卻降溫。c.焊接熱過程的瞬時性在高度集中熱源的作用下，加熱速度極快(在電弧焊情況下,可達1500℃/s以上)，即在極短的時間內把大量的熱能由熱源傳遞給焊件，又由于加熱的局部性和熱源的移動而使冷卻速度也很高。d.焊件傳熱過程的復合性焊接熔池中的液態金屬處于強烈的運動狀態。

Marc軟件提供了多種熱源模型，包括雙橢球體熱源模型和體積熱源模型，能夠精確模擬焊接電弧的熱輸入。重慶大學的研究團隊通過調整熱源參數，如熱流密度、熱源形狀和移動速度，成功復現了焊接過程中的溫度場分布。2、考慮固態相變（SSPT）和軟化效應（SE）在焊接過程中，材料的微觀結構會發生復雜的相變，如奧氏體向貝氏體和馬氏體的轉變。

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

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