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Hallo Forum,

ich starte gerade meine Masterarbeit und damit meinen Erfahrungschatz in Ansys. Ich habe ein relativ komplexes Problem zu lösen. Ich will mich dem Problem schrittweise nähern, zuerst Teilprobleme lösen, Modelle erst einfach gestalten und dann verfeinern.

Problem: ein Laserstrahl fährt über eine Materialoberfläche und schmilzt diese auf. = thermische transiente Analyse
Erster Ansatz: Ich simuliere eine Punktquelle, die von Knoten zu Knoten springt.

Verfeinerungsstufe 1: Ich will die Punktquelle zu einer Quelle mit Flächenausdehnung machen. Der Laserstrahl ist rund, ich kann als nicht die Rechtecke oder Dreiecke des Mesh verwenden. Meine erste Idee dazu ist, alle Kreisflächen (Laserpositionen) zu erstellen und dann die Last auf die verschiedenen Flächen zu schalten. --> Kann ich eine Flächenelement (Kreis definiert über Mittelpunkt und Radius) mit thermisches Last erstellen, dessen Position (Mittelpunkt) ich während der Analsyse ändern kann?

Verfeinerungsstufe 2: Das Intensitätsprofil des Lasers ist ein Gauss. Er ist am Rand schwächer als innen. Kann man das Problem irgendwie modellieren? Ich habe jetzt nichts dazu gefunden. Meine Idee wäre das Profil als Tabelle zu definieren. Theoretisch wäre auch eine in ADPL programmierte Funktion möglich.

Verfeinerungsstufe 3: Bisher betrachte ich den Laser als Wärmestrom. Wenn ich die ganzen Texte zu Strahlung in Ansys richtig verstanden habe, kann man keine Strahlquelle punktuell auf eine Oberfläche richten. Ich kann Strahlung also nur einplanen, um die Wärmeabfluß in die Luft zu simulieren. Es spricht nichts gegen die Verwendung eines Wärmestroms, außer: Wie berücksichtige ich eine veränderliche Absorption. Solange sie konstant ist, wollte ich einfach den Wärmestrom um einen Faktor reduzieren. Das wird aber aufwendig, wenn ich während der Analyse an diesen Wert ran muß.

Jemand ganz allgemeine Ideen?

Gerade das Problem der ausgedehnten Quelle mit Intensitätsprofil macht mir echte Kopfschmerzen. Daher auch die verschiedenen Verfeinerungstufen. Wenn ich eine Nuss nicht geknackt kriege, mache ich eine Näherung/Vereinfachung: Kein Strahlprofil --> über die fläche konstante Last, keine Flächenlast unabhängig vom FE-Gitter --> FE-Gitter sinnvoll der Laserspur angleichen, usw.

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In der Literatur findet man dazu etwas unter "Goldak"-Quelle.
Für die Realiserung unter ANSYS habe ich dazu mal eine Aufbereitung gemacht,
die ich allerdings nur an mir namentlich bekannte Personen weitergeben kann.
Also: Mail an mich.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Kurze Frage bezüglich zur Realisierung des Strahlprofils: surf152 kennt diesen Extraknoten und dafür einen Formfaktor, den man selbst definieren kann (alternativ ist er cos(alpha)). Rein theoretisch kann ich da doch mein Gaußprofil als Funktion des Winkels reinstecken. Dann müßte mein surface-Element nur großer sein, als der Strahldurchmesser. Klappt meine Idee? Hat das schon mal einer ausprobiert?

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Tut mir leid das ich diesen alten Thread ausgrabe. Aber wäre es möglich diese Aufbereitung noch zu bekommen?
Bin gerade in den Anfängen meiner Masterarbeit und setze mich mich auch mit Laserschweißen auseinander. Die Gleichungen Goldaks zur doppelellipsoide sind mir bekannt, jedoch ist mein Wissen in Ansys noch sehr beschränkt und ich weiß bisher nicht wie ich es umsetzen  kann.

Wollte es zunächst per PN probieren, bekam da allerdings durchgehend eine Fehlermeldung.
Würde mich wirklich sehr freuen

lg

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Das Gleiche gilt auch heute noch

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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Super Wolfgang! Immer wieder toll zu lesen dass du jungen Leute mit deinem enormen Wissen weiterhilfst. Vielleicht sieht man sich mal wieder.

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Gruß
Jens

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Hallo Jens,
es hat mich gefreut, dass Du nach längerer Abwesenheit hier im Forum wieder verstärkt aktiv bist.

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Viel Erfolg wünscht
Wolfgang Schätzing

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