Abaqus激光成形工艺教程

2.2. 理论和基础关系

DFLUX 子程序用于在有限元模拟中施加随位置和时间变化的热通量。例如，该子程序可以模拟激光成形和焊接的线性加热过程（略作简化）。在线性加热过程中，通过对板材表面施加热通量，会在其厚度方向上形成温度梯度。该温度梯度会导致板材发生永久变形。为了模拟这一过程，需要对板材施加随时间和位置变化的热通量。在这种加载方式中，热通量由 DFLUX 子程序根据实验设计确定，并包含激光功率、移动速度、光束直径、吸收系数和激光移动路径等参数。.

采用理想高斯分布对激光束在薄片表面的热强度进行建模，其中热通量描述如下：

其中，q(r) 为材料表面所需的热通量强度，η 为传热效率，P 为激光束功率，R 为激光束半径，r 为距激光束中心的距离，且 (x₀, ，z₀）是光束的位置。.

如果激光头沿 z 轴以速度 V 移动，则有：

图 4：激光成形建模流程图

综上所述，激光成形模拟流程如下：

1. 激光成形过程的热建模

• 设置软件环境并选择Abaqus单位
• 创建零件并正确划分零件。
• 定义 AISI 1010 的热性能并创建相关部分
• 在装配模块中创建模型实例
• 创建两个“热传递”步骤（激光移动和冷却步骤），选择输出
• 定义交互作用
• 对模型的热力部分施加边界条件和载荷
• 生成元素并分配元素类型
• 调用子程序
• 提交工作
• 查看热建模部分的结果

2. 准备子程序
3. 激光成形工艺的力学建模

• 定义 AISI 1010 的力学性能并创建相关章节
• 创建两个“静态，通用”步骤（激光移动和冷却步骤），选择输出
• 应用机械建模部分的边界条件和初始条件（通过调用热建模的输出结果）
• 改变元件类型（元件类型应根据力学分析进行调整）。.
• 提交新工作
• 查看机械建模部分的结果

3. 工作坊（视频文件）：激光成形模拟分步指南

在研讨会上，我们选取了一块AISI 1010钢板，模拟激光束产生的热流。研讨会通过视频提供了完整的逐步指导，以简化激光成形过程的模拟。.

在视频中，我们使用了两个“传热”步骤进行热建模，以及两个“静态，通用”步骤进行力学建模，并定义了激光成形过程所需的所有输出。然后，我们将采用非均匀网格划分方式：在扫描路径附近（由于该区域热通量较高）使用非常精细的网格，而在远离扫描路径的区域使用较粗的网格。这种网格划分方式既能满足仿真结果的精确性要求，又能减少计算时间。接下来，我们定义了板材与环境之间的热相互作用。然后，我们施加了边界条件和载荷，例如热通量、板材初始温度等。最后，我们详细演示了如何调用子程序、提交作业以及提取结果（包括激光成形过程的热建模和力学建模部分）。.

为了验证该模型，将板材变形（U）的仿真结果与实验结果进行了比较。仿真中板材的位移与实验结果吻合良好。.

看看会很有帮助 Abaqus 文档 要理解为什么在没有任何辅助工具的情况下启动 Abaqus 仿真会如此困难 Abaqus教程.

需要注意的是，在使用 Abaqus 进行仿真时，务必注意输入数值的单位。没错！Abaqus 本身没有单位，但您输入的数值必须使用一致的单位。您可以了解更多相关信息。 Abaqus中的单位制。.