焊接禁荒、3D打印是難度相對較高的數(shù)值模擬過程，在模擬溫度場及應(yīng)力場過程中角撞，至關(guān)重要的是如何進行熱源函數(shù)的建立和加載呛伴，同時配以符合實際試驗工況的邊界條件才能模擬出相對準確的效果。
在眾多熱源模型中谒所，雖然高斯面熱源作為眾多文獻引用的模型被廣泛使用热康，但對于厚板焊接，激光深孔效應(yīng)劣领，多道多層復(fù)雜形狀焊縫姐军，3D復(fù)雜形狀打印等，都是無法滿足要求的尖淘。所以奕锌，體熱源模型被越來越多的應(yīng)用和給予重視。
典型的函數(shù)體熱源是高斯旋轉(zhuǎn)體熱源（也可看做椎體熱源）和雙橢球熱源村生，也包括一些組合型熱源（比如高斯面熱源組合柱狀體熱源等）惊暴。這些體函數(shù)熱源在一些權(quán)威文獻中得到了驗證，其模擬效果確實精于普通的高斯面熱源梆造。但是缴守，體函數(shù)熱源也有其限制，對熱源函數(shù)加載區(qū)的網(wǎng)格密度要求較高镇辉，若想描述一個體熱源函數(shù)屡穗，在X,Y,Z任意一個方向上都要有至少十幾個節(jié)點（甚至更多吧）來描述函數(shù)在該方向上的變化，然后施以變化的節(jié)點熱流密度忽肛。而且村砂，在這一過程中，還要能夠精確的選取到想要的節(jié)點才行屹逛，也就是對節(jié)點的坐標控制也要較為精確础废。因此汛骂，想施加體函數(shù)熱源對網(wǎng)格的基本要求是：1網(wǎng)格較密；2均勻的網(wǎng)格劃分來獲得較好選取的坐標用以后續(xù)的坐標變換控制熱源移動评腺。
關(guān)于生死單元帘瞭，目前應(yīng)用也特別多，尤其對于有焊縫熔敷金屬填充的焊接工藝蒿讥，生死單元幾乎是必選方案蝶念，對于3D打印，生死單元也是必選的方法之一芋绸。這里明確一點：利用殺死和激活單元并不屬于熱源模型的一部分媒殉，只是利用單元的生死來模擬材料的填充過程而已。因此摔敛，生死單元法其實是可以配合任何一種熱源模型的廷蓉。比如，如果條件允許是完全可以做到生死單元+雙橢球熱源這種模擬方法的马昙。但不要忘了它們各自的限制桃犬，很多時候讓你無法達成這一效果。
我在任何一套焊接模擬視頻課件中给猾，都會反復(fù)強調(diào)幾個概念：模型簡化的重要性疫萤，宏觀模擬與微觀模擬的區(qū)別，定性分析與定量分析的區(qū)別敢伸。當研究目的確定后扯饶，一定要分清自己對模擬過程的訴求是什么，這點特別重要池颈。
對于大部分焊接尾序，3D打印模擬來說，也包括很多類似的移動熱源模型躯砰，比如磨削生熱過程每币，路面移動加熱過程，火焰移動加熱過程等琢歇，一個宏觀的定性分析往往是可以獲得很多想要的結(jié)果的兰怠，也是可以滿足研究目的的，比如工藝優(yōu)化李茫。因為能夠指導(dǎo)我們進行工藝優(yōu)化或問題分析的不一定是一個量化指標揭保，很多時候我們需要的僅僅是某個參數(shù)的影響，或結(jié)果的變化規(guī)律魄宏。
通過以上的總結(jié)秸侣，我想闡明的是為什么我特別中意于生死單元+平均體生熱率這樣的組合。生死單元本身已經(jīng)模擬了材料的添加過程，若想讓結(jié)果更精確味榛，只要控制這個添加過程就行了椭坚，比如網(wǎng)格劃密后，每次只激活一個單元格搏色。對于這個被激活的單元格善茎，當然可以加一個體生熱率就夠了，因為網(wǎng)格密度已經(jīng)足夠了继榆。那么巾表，激活可以接受的一步單元格，比如激活某一個坐標范圍內(nèi)的所有單元格略吨，只要不影響結(jié)果分析，在這一步上施加平均體生熱率沒什么不好的考阱。
生死單元+平均體生熱率的組合能做什么模擬呢翠忠？相比復(fù)雜的函數(shù)熱源，它的優(yōu)勢在哪呢乞榨？
優(yōu)勢一對網(wǎng)格劃分密度相對要求不高
優(yōu)勢二避免了復(fù)雜的函數(shù)構(gòu)建秽之，計算收斂快，計算時間短
優(yōu)勢三適用于復(fù)雜形狀焊縫截面吃既，多道多層焊接考榨。
特殊指出一點：任何一種熱源模型一定不是萬能的，生死單元+平均體生熱率也不是什么都能做鹦倚。例如河质，當研究對象為熔池內(nèi)溫度梯度分布時，個人就更傾向于函數(shù)型熱源了震叙。
接下來掀鹅，我做了一個焊縫高度，或者說3D打印高度變換過程的數(shù)值模擬媒楼，結(jié)合二次開發(fā)乐尊，更好的運用了生死單元模擬材料的動態(tài)添加，高斯體熱源模擬了熱源半徑內(nèi)的生熱率分布划址，從而對照國外先進文獻扔嵌，獲得了較為滿意的結(jié)果。
對于焊縫/3D打印高度模擬夺颤，首先有一個問題：熱源的加載和新的一層熔敷材料誰先誰后痢缎？是先施加一個熱源獲得溫度場后判別熔池形狀和下一步要激活的單元有哪些，還是先激活一部分單元施加熱源獲得溫度場后判別熔池形狀和下一步要激活的單元有哪些拂共？在實際物理過程中牺弄，熱源和熔敷材料的添加送給是同步進行的，而模擬過程必須把它分開對待從而在時間上有承接計算性宜狐。這是個先有雞還是先有蛋的問題Ｊ聘妗蛇捌！
最終決定采用第一種方法，因為施加熱源后獲得的溫度場可以二次開發(fā)判別新的熔敷層有多少單元可以被熔化咱台，從而獲得更精確的熔池形狀和焊縫高度變化络拌。
定義材料參數(shù)，采用mptemp和mpdata命令回溺。
格式：
Mptemp,1,1,10,20,30,40,50,60
Mptemp,1,,70,80,90,100,110,120
…
Mpdata,dens,1,1,8001,8002,8003,8004,8005,8006
Mpdata,dens,1,,8007,8008,8009,8010,8011,8012
…
建立模型劃分網(wǎng)格春贸，施加高斯體熱源和相關(guān)邊界條件后求解計算。施加高斯體熱源采用選擇一定熱源半徑內(nèi)單元施加體生熱率來實現(xiàn)遗遵。比如萍恕，先施加心部區(qū)域的最大體生熱率。
!*******加載熱源心部的最大體生熱率************
esel,s,live
nsle,s,1
*get,livelocmax,node,0,mxloc,z
nsle,s,1
nsel,s,loc,y,(ymin+ymax)/2-dd,(ymin+ymax)/2+dd
nsel,r,loc,z,-0.5,livelocmax
nsel,r,loc,x,-dd,dd
nplot
esln,s,1
eplot
bfe,all,hgen,,HGENM
求解出溫度場后车要，利用二次開發(fā)程序判別超過熔點單元有哪些允粤，并將其全部激活。局部判別語句如下：
*if,tempavg,ge,1320,then
/solu
alls
esel,s,elem,,elemnum
nsle,s,1
*get,nodeloc,node,0,mxloc,z
nsel,r,loc,z,nodeloc
esln,s
eplot
ealive,all
*endif
繼而進行下一步的熱源加載和持續(xù)求解翼岁。最終獲得了較為滿意的結(jié)果类垫。結(jié)果部分圖片結(jié)果如下：
PS：由于該計算涉密，這里只列出較粗網(wǎng)格計算后的結(jié)果琅坡。網(wǎng)格細化后效果更好悉患。可以看到階梯狀熔池前沿及焊縫高度和寬度上的逐漸變化榆俺。
