金龙盘玉柱，高斯热源游—Workbench中焊接模拟的仿真

本文摘要（由AI生成）：

本文介绍了作者在CAE仿真分析领域的长期工作经验，特别关注于ANSYS Workbench的使用。作者详细描述了其在ANSYS中的静态和瞬态状态下的结构、电磁、温升及耦合场模块的仿真经验。此外，作者还提供了个人联系方式，方便有相关问题的读者进行咨询。通过本文，读者可以了解到作者在CAE仿真分析领域的专业能力和丰富经验。

金龙盘玉柱，高斯热源游——Workbench中移动热源的加载方法。

         金龙盘玉柱，龙首高高翘起，龙身一圈圈围拢，民间就有“龙盘柱、一定富”的说法。金龙有吉祥富贵之意，沿着柱子向上游动具有灵气与富贵的一种象征。如此活灵活现的效果我们采用什么方法来模拟这个现象呢？

       本次我们采用移动热源的方法在ANSYS Workbench的瞬态温升当中来模拟高温热源沿着圆柱体缠绕向上游动的这一现象，最后的温度动态效果好像一条龙沿着柱子移动。通过本实例可以了解移动热源的加载方法，三个坐标方向的移动热源加载，供大家学习参考。

1.建立模型

      模型建立一个圆柱体即可，如图所示，为了减少计算量，我们可以才有圆环的方式，即将圆柱体采用中空的方式，减少单元数量，减少计算时间

2.划分网格

     将模型尽可能的细化网格，由于网格粗糙情况下，温度的最终结果会出现跳跃，最终效果较差，本次计算的网格如图所示

3求解设置

       本次分忽略材料的选择和其他细节，采用默认的结果。求解中将分析设置为瞬态分析，设置时间步和时间长度和对流条件，由于瞬态分析考虑的时间效果，可以不设置散热，本次分析仅仅考虑短时间内的温度上升情况，如图所示。将圆柱的外表面命名，几何体上表面创建一个Named Selection，命名为A1，插入Command定义热源（热源参考最后的命令）。
      基本思路为加载高斯点热源，使热源在沿着螺旋线移动，即热源在XY平面内圆周运动，高度方向直线移动，最终和合成效果就是螺旋线

4.结果查看

       最终的求解结果如图所示，不同时刻下的温度分布情况，调整legend颜色条，使效果合适，即可查看到效果。其中，注意单位的选择，命令中的单位和系统的单位要一致，否则会出现没有结果，或结果不合适的错误状态。

以下为移动过程中的四张图片，如图所示

内部的效果如图所示

本实例可以应用于焊接模拟，查看温度变形情况，和温度产生的应力分布情况，
具体思路如下
1.在workbench中链接瞬态温度和瞬态结构分析，如图所示

2.将温度结果读取到结构分析模块，读取每一步的温度分布到每一步的结构时间步，如图所示

3.设置结构分析的时间步和温度分析的设置步要一致，如图所示

4.设置结构分析的边界条件，进行求解，查看结果即可

本次分析采用拐角焊接模型来模拟，温度结果如图所示

读取每一步的温度结果，进行结构分析结果如图所示，结果出现抖动现象，主要原因是由于网格划分稀疏和步长过大的原因，请根据情况自行加密

另外可以生产，热源设置不同的结果可以是热源沿着不同的方向来移动，请按照实际情况来设置分析的热源移动方向，不同的结果如图所示

（1）抛物线路径方式的加载，温度分布如图所示

（2）双热源方式的加载，热源分布如图所示，一个斜线移动，另一个直线向下移动，可以根据实际情况添加

下面为金龙盘玉柱插入的APDL命令

*DEL,_FNCNAME  

*DEL,_FNCMTID  

*DEL,_FNCCSYS  

*SET,_FNCNAME,'flux04' 

*SET,_FNCCSYS,0

! /INPUT,20190522_flux04.func,,,1  

*DIM,%_FNCNAME%,TABLE,6,39,1,,,,%_FNCCSYS% 

*SET,%_FNCNAME%(0,0,1), 0.0, -999  

*SET,%_FNCNAME%(2,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(3,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(4,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(5,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(6,0,1), 0.0

*SET,%_FNCNAME%(0,1,1), 1.0, -1, 0, 0, 0, 0, 0 

*SET,%_FNCNAME%(0,2,1), 0.0, -2, 0, 1, 0, 0, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,3,1),   1, -3, 0, 1, -1, 2, -2

*SET,%_FNCNAME%(0,4,1), 0.0, -1, 0, 3, 0, 0, -3

*SET,%_FNCNAME%(0,5,1), 0.0, -2, 0, 1, -3, 3, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,6,1), 0.0, -1, 0, 10, 0, 0, 1

*SET,%_FNCNAME%(0,7,1), 0.0, -3, 0, 1, 1, 3, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,8,1), 0.0, -1, 10, 1, -3, 0, 0

*SET,%_FNCNAME%(0,9,1), 0.0, -3, 0, 0.1, 0, 0, -1  

*SET,%_FNCNAME%(0,10,1), 0.0, -4, 0, 1, -3, 3, -1  

*SET,%_FNCNAME%(0,11,1), 0.0, -1, 0, 1, 2, 2, -4

*SET,%_FNCNAME%(0,12,1), 0.0, -3, 0, 2, 0, 0, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,13,1), 0.0, -4, 0, 1, -1, 17, -3 

*SET,%_FNCNAME%(0,14,1), 0.0, -1, 0, 10, 0, 0, 1

*SET,%_FNCNAME%(0,15,1), 0.0, -3, 0, 1, 1, 3, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,16,1), 0.0, -1, 9, 1, -3, 0, 0

*SET,%_FNCNAME%(0,17,1), 0.0, -3, 0, 0.1, 0, 0, -1 

*SET,%_FNCNAME%(0,18,1), 0.0, -5, 0, 1, -3, 3, -1  

*SET,%_FNCNAME%(0,19,1), 0.0, -1, 0, 1, 3, 2, -5

*SET,%_FNCNAME%(0,20,1), 0.0, -3, 0, 2, 0, 0, -1

*SET,%_FNCNAME%(0,21,1), 0.0, -5, 0, 1, -1, 17, -3 

*SET,%_FNCNAME%(0,22,1), 0.0, -1, 0, 1, -4, 1, -5  

*SET,%_FNCNAME%(0,23,1), 0.0, -3, 0, 1, 0, 0, 0

*SET,%_FNCNAME%(0,24,1), 0.0, -4, 0, 72, 0, 0, -3  

*SET,%_FNCNAME%(0,25,1), 0.0, -5, 0, 1, -3, 4, -4  

*SET,%_FNCNAME%(0,26,1), 0.0, -3, 0, 1, -5, 3, 1

*SET,%_FNCNAME%(0,27,1), 0.0, -4, 0, 1, 4, 2, -3

*SET,%_FNCNAME%(0,28,1), 0.0, -3, 0, 2, 0, 0, -4

*SET,%_FNCNAME%(0,29,1), 0.0, -5, 0, 1, -4, 17, -3 

*SET,%_FNCNAME%(0,30,1), 0.0, -3, 0, 1, -1, 1, -5  

*SET,%_FNCNAME%(0,31,1), 0.0, -1, 0, 1, -2, 3, -3  

*SET,%_FNCNAME%(0,32,1), 0.0, -2, 0, 0.05, 0, 0, 0 

*SET,%_FNCNAME%(0,33,1), 0.0, -3, 0, 2, 0, 0, -2

*SET,%_FNCNAME%(0,34,1), 0.0, -4, 0, 1, -2, 17, -3 

*SET,%_FNCNAME%(0,35,1), 0.0, -2, 0, 1, -1, 4, -4  

*SET,%_FNCNAME%(0,36,1), 0.0, -1, 7, 1, -2, 0, 0

*SET,%_FNCNAME%(0,37,1), 0.0, -2, 0, 4e7, 0, 0, -1 

*SET,%_FNCNAME%(0,38,1), 0.0, -3, 0, 1, -2, 3, -1  

*SET,%_FNCNAME%(0,39,1), 0.0, 99, 0, 1, -3, 0, 0

SF,A1,HFLUX, %flux04%

作者：范文哲  长期从事CAE仿真分析工作，专注于ANSYS Workbench， 熟悉ANSYS中的静态\瞬态状态下的结构、电磁、温升及耦合场模块仿真，如有相关的问题欢迎咨询