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激光增材制造过程数值仿真技术综述 被引量：9
1
作者 郭鑫鑫 陈哲涵 《航空学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期227-239,共13页
数值仿真是研究激光增材制造过程中各类物理现象、揭示零件缺陷形成机理、优化增材制造工艺参数的重要手段,该领域学者针对增材制造过程中的热分析、金属粉末颗粒性质分析、微观结构分析、质量缺陷成因分析等方面,开展了大量研究,提出... 数值仿真是研究激光增材制造过程中各类物理现象、揭示零件缺陷形成机理、优化增材制造工艺参数的重要手段,该领域学者针对增材制造过程中的热分析、金属粉末颗粒性质分析、微观结构分析、质量缺陷成因分析等方面,开展了大量研究,提出了相应的数学模型和方法。激光增材制造过程的数值仿真是一个在空间和时间上均跨越多个尺度的复杂问题,微观、介观、宏观尺度下数值仿真所关注的对象和所使用的方法各不相同;多数研究聚焦于某一尺度下的过程仿真,另一部分研究则基于不同模型的数据关系建立模型间的耦合关系,实现热-相、热-力的综合分析。对现阶段激光增材制造数值仿真领域的主要技术进行了综述,在梳理数值仿真基本流程的基础上,对其中涉及的热源模型,粉末模型,力学模型以及微观结构模型进行了介绍,讨论了其特点和适用性;结合相关技术领域的发展,探讨了激光增材制造数值仿真技术的发展方向,旨在为本领域的技术研究与发展提供参考。 展开更多
关键词 数值仿真 热源模型 粉末模型 力学模型 微观结构模型 激光增材制造
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焊接数值模拟中热源的选用原则 被引量：67
2
作者 谷京晨 童莉葛 +3 位作者 黎磊 王立 尹少武 白世武 《材料导报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第1期143-146,共4页
热源模型是焊接过程数值模拟的基础,其选择直接影响模拟结果的准确性。综述了焊接数值模拟热源模型的研究进展,着重分析了Rosenthal-Rykalin热源、平面高斯热源、双椭圆热源、均匀体热源、半球状热源、旋转高斯体热源、双椭球热源和组... 热源模型是焊接过程数值模拟的基础,其选择直接影响模拟结果的准确性。综述了焊接数值模拟热源模型的研究进展,着重分析了Rosenthal-Rykalin热源、平面高斯热源、双椭圆热源、均匀体热源、半球状热源、旋转高斯体热源、双椭球热源和组合热源的应用现状,最后总结了热源模型的选用原则。最后指出,建立更精确的三维热源模型,从而分析焊接熔池的熔化与凝固过程,已成为焊接数值模拟热源模型的发展方向。 展开更多
关键词 焊接 数值模拟 热源模型
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电子束焊接数值模拟新型热源模型的初步探索 被引量：23
3
作者 王西昌 吴冰 +1 位作者 左从进 刘方军 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2005年第12期81-84,共4页
旋转高斯曲面体热源模型,能较好的反映电子束焊接深熔焊的特点,但只能得到圆滑的“抛物”形焊缝。作者对此进行了改进,使其能较好的反映常见的“酒杯”形或“钉”形焊缝,并采用了ANSYS软件对平板电子束焊接温度场进行了数值模拟,同时从... 旋转高斯曲面体热源模型,能较好的反映电子束焊接深熔焊的特点,但只能得到圆滑的“抛物”形焊缝。作者对此进行了改进,使其能较好的反映常见的“酒杯”形或“钉”形焊缝,并采用了ANSYS软件对平板电子束焊接温度场进行了数值模拟,同时从焊缝形貌及试验测得的热循环曲线进行验证,得到了与试验结果较吻合的温度场计算结果。 展开更多
关键词 电子束焊接 热源模型 温度场 焊缝形貌 热循环曲线
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焊接温度场和应力场的热弹塑性有限元分析 被引量：16
4
作者 谭险峰 张华 《塑性工程学报》 EI CAS CSCD 2004年第5期71-74,84,共5页
针对低碳钢薄板件TIG对接焊工艺 ,应用双椭圆分布热源模型 ,建立了TIG对接焊三维温度场有限元数值分析模型 ,将温度场有限元解同实验结果进行了比较 ,两者吻合较好。在此基础上 ,考虑材料非线性并采用热弹塑性有限元方法 ,得到了不同时... 针对低碳钢薄板件TIG对接焊工艺 ,应用双椭圆分布热源模型 ,建立了TIG对接焊三维温度场有限元数值分析模型 ,将温度场有限元解同实验结果进行了比较 ,两者吻合较好。在此基础上 ,考虑材料非线性并采用热弹塑性有限元方法 ,得到了不同时刻热应力场的演化过程 ,为焊接残余应力和变形的研究打下了基础。 展开更多
关键词 温度场 应力场 热弹塑性有限元 焊接 热源模型
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小孔等离子弧焊接热场瞬时演变过程的数值分析 被引量：20
5
作者 武传松 王怀刚 张明贤 《金属学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2006年第3期311-316,共6页
根据小孔等离子弧焊接的工艺特点,考虑等离子弧对熔池的“挖掘”作用,提出了一种新的焊接热源模型(TPAW),以描述和反映等离子弧作用下“倒喇叭”状焊缝横断面的特点以及等离子弧热流沿工件厚度方向的分布．在此基础上,对小孔等离子弧焊... 根据小孔等离子弧焊接的工艺特点,考虑等离子弧对熔池的“挖掘”作用,提出了一种新的焊接热源模型(TPAW),以描述和反映等离子弧作用下“倒喇叭”状焊缝横断面的特点以及等离子弧热流沿工件厚度方向的分布．在此基础上,对小孔等离子弧焊接热场进行了有限元计算,分析了引弧后熔池及周围温度场的瞬时演变过程．计算出的小孔等离子弧焊缝形状与实验结果基本吻合,达到准稳态的时间与实验测试值一致． 展开更多
关键词 小孔等离子弧焊接 热源模型 热场 有限元分析
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高强铝合金板双丝焊温度场 被引量：11
6
作者 徐文立 孟庆国 +1 位作者 方洪渊 徐广印 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2004年第3期11-14,共4页
通过对双丝焊熔滴过渡路径进行了分析 ,发现由于磁偏吹的影响 ,双丝焊时前丝和后丝的电弧均向两丝中间偏转。通过对经典的双椭球形热源模型进行修正 ,得到了一双丝焊热源模型 ,并经过实际温度采样验证了该模型的准确性。在此基础上开展... 通过对双丝焊熔滴过渡路径进行了分析 ,发现由于磁偏吹的影响 ,双丝焊时前丝和后丝的电弧均向两丝中间偏转。通过对经典的双椭球形热源模型进行修正 ,得到了一双丝焊热源模型 ,并经过实际温度采样验证了该模型的准确性。在此基础上开展了 2 2 1 9高强铝合金板双丝焊温度场的数值模拟 ,研究了双丝焊情况下的温度分布规律。 展开更多
关键词 高强铝合金 热源模型 双丝焊 温度场
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激光填丝多层焊温度场和应力场的数值模拟 被引量：17
7
作者 李俐群 张亮 戴景明 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2011年第10期41-45,共5页
基于有限元计算软件MARC,对16 mm厚低合金高强钢激光填丝多层焊温度场和应力场进行了三维数值模拟。利用生死单元法,采用热流密度线性衰减高斯圆柱热源模拟匙孔效应,双椭球模型模拟焊丝受热过程。计算结果与实际结果对比,两者基本吻合... 基于有限元计算软件MARC,对16 mm厚低合金高强钢激光填丝多层焊温度场和应力场进行了三维数值模拟。利用生死单元法,采用热流密度线性衰减高斯圆柱热源模拟匙孔效应,双椭球模型模拟焊丝受热过程。计算结果与实际结果对比,两者基本吻合。计算结果表明,层间保温能够有效降低接头冷却速度,减小激光填丝焊残余应力,改善厚板多层焊接头性能;多层焊应力集中主要位于中下部焊道及其热影响区;焊接中坡口有收缩趋势,焊后工件有一定角变形。 展开更多
关键词 激光技术 激光焊接 温度场 数值模拟 应力场 热源模型
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厚板带极埋弧堆焊温度场的有限元模拟 被引量：15
8
作者 王志锋 陈佩寅 +3 位作者 吴伟 陈燕 陈建民 鲍洪 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第1期89-92,117,共5页
由带极埋弧堆焊原理及Goldak热源模型理论设计了带极埋弧堆焊有限元热源模型,基于有限元软件MSC.MARC平台,编写FORTRAN子程序来实现移动热源的加载,并采用了MARC软件对厚板带极埋弧堆焊温度场进行了数值模拟,同时对焊缝形貌及试验测得... 由带极埋弧堆焊原理及Goldak热源模型理论设计了带极埋弧堆焊有限元热源模型,基于有限元软件MSC.MARC平台,编写FORTRAN子程序来实现移动热源的加载,并采用了MARC软件对厚板带极埋弧堆焊温度场进行了数值模拟,同时对焊缝形貌及试验测得的热循环曲线进行验证,得到了与试验结果较吻合的温度场计算结果.结果表明,提出的热源模型适合带极埋弧堆焊过程数值模拟. 展开更多
关键词 带极埋弧堆焊 热源模型 温度场 热循环曲线
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激光深熔温度场数值模拟热源模型分析 被引量：9
9
作者 顾兰 薛忠明 张彦华 《电焊机》 2004年第9期4-7,共4页
热源模型是激光深熔焊温度场数值模拟分析的关键。在分析连续和脉冲激光深熔焊焊缝形状特征的基础上,构建了组合热源模型,讨论了热源模型参数的确定方法。应用所建立的热源模型模拟分析了激光深熔焊焊缝边界形状,并与实验结果进行了比较。
关键词 激光深熔焊 热源模型 数值模拟
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高能束焊接数值模拟可变新型热源模型的建立 被引量：12
10
作者 杨建国 陈绪辉 张学秋 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第2期25-28,共4页
基于电子束等高能束焊接熔池非旋转对称性以及深宽比较大的"钉头"焊缝特征,为更好地模拟焊缝形状,提高焊接模拟计算精度,建立了一带拐点的形状可变的双椭圆衰减体热源模型;新型热源模型形状的可转化性使其具有了可同时用于高... 基于电子束等高能束焊接熔池非旋转对称性以及深宽比较大的"钉头"焊缝特征,为更好地模拟焊缝形状,提高焊接模拟计算精度,建立了一带拐点的形状可变的双椭圆衰减体热源模型;新型热源模型形状的可转化性使其具有了可同时用于高能束焊接和一般焊接的通用性;模型建立过程中,对其前后能量的分布给出了明确的函数表达式,利用有限元分析软件对比分析了新型热源模型和其它几种热源模型的温度场的模拟结果,验证了其熔池形态的合理性及该热源的可扩展性. 展开更多
关键词 高能束焊接 热源模型 双椭圆衰减体热源 数值模拟
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厚板铝合金YAG-MIG复合焊接温度场数值模拟 被引量：11
11
作者 姜幼卿 辜磊 刘建华 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期104-107,共4页
基于ANSYS软件,采用移动旋转高斯体热源函数加载,对12mm厚板铝合金YAG激光—MIG电弧复合焊接进行了温度场有限元数值模拟,模拟中综合考虑了对流、辐射和热传导对焊接热过程的影响,将模拟结果与相同工艺条件下实际的焊接试验结果进行了比... 基于ANSYS软件,采用移动旋转高斯体热源函数加载,对12mm厚板铝合金YAG激光—MIG电弧复合焊接进行了温度场有限元数值模拟,模拟中综合考虑了对流、辐射和热传导对焊接热过程的影响,将模拟结果与相同工艺条件下实际的焊接试验结果进行了比较,验证了旋转高斯体热源模型在厚板铝合金复合焊接中的适应性。采用同样的数值模拟热源和试验模拟方法,同样得到了该铝合金5mm板模拟结果与实际结果相当一致的结论。从而为不同焊接工艺条件下铝合金中、厚板激光—电弧复合焊接焊缝形状和尺寸预测提供了一种有效的途径。 展开更多
关键词 复合焊接 热源模型 数值模拟 铝合金
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基于焊缝形状的二维焊接温度场模拟热源模型 被引量：9
12
作者 刘川 张建勋 张林杰 《材料热处理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第2期177-180,共4页
焊接温度场数值模拟准确性是焊接应力变形数值的前提。二维模型由于其计算效率高是焊接过程有限元数值模拟的常用模型。然而,三维热源转变为施加在二维平面上的热源需要进行修正。本文提出基于焊缝几何形状的用于二维焊接温度场模拟的... 焊接温度场数值模拟准确性是焊接应力变形数值的前提。二维模型由于其计算效率高是焊接过程有限元数值模拟的常用模型。然而,三维热源转变为施加在二维平面上的热源需要进行修正。本文提出基于焊缝几何形状的用于二维焊接温度场模拟的热源模型,根据焊缝几何形状来计算热源作用体积,并考虑了焊接移动热源对二维平面的作用,采用高斯分布函数来表征热源在时间上的变化。采用该热源模型对不锈钢板多道对接焊和p91管对接焊的温度场模拟,模拟结果和试验结果符合较好。 展开更多
关键词 焊接 有限元 温度模拟 热源模型 焊缝
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激光-电弧复合焊接数值模拟的热源模型 被引量：12
13
作者 张拓 张宏 刘佳 《应用激光》 CSCD 北大核心 2016年第1期58-62,共5页
利用SYSWELD软件所提供的3D高斯热源和双椭球热源模型对高强钢进行激光-电弧复合焊接数值模拟,发现该模型可获得与实际焊接熔深和熔宽基本符合的温度场,但是对整个焊缝的轮廓进行拟合时仍然存在较大的误差。在SYSWELD软件所提供的三维... 利用SYSWELD软件所提供的3D高斯热源和双椭球热源模型对高强钢进行激光-电弧复合焊接数值模拟,发现该模型可获得与实际焊接熔深和熔宽基本符合的温度场,但是对整个焊缝的轮廓进行拟合时仍然存在较大的误差。在SYSWELD软件所提供的三维锥体热源的基础上进行了二次开发,重点研究了旋转对数和旋转双曲线两种旋转体热源模型。结果表明,此组合体热源模型比软件自带热源模型更准确地反应焊缝的截面形貌。 展开更多
关键词 高强钢 激光-电弧复合焊接 热源模型
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不锈钢薄板非熔透激光搭接焊热源模型 被引量：11
14
作者 韩晓辉 陈静 +2 位作者 阚盈 陈怀宁 赵瑞荣 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第5期83-90,共8页
基于不锈钢薄板非熔透CO_2激光搭接焊和光纤激光搭接焊获得的实际焊缝形状,采用表面高斯+柱状体复合热源模型,得到热源比例系数分别为0.85和0.70。对其余4个热源描述参数,包括高斯热源半径和深度、柱状热源半径和深度进行正确设置,就可... 基于不锈钢薄板非熔透CO_2激光搭接焊和光纤激光搭接焊获得的实际焊缝形状,采用表面高斯+柱状体复合热源模型,得到热源比例系数分别为0.85和0.70。对其余4个热源描述参数,包括高斯热源半径和深度、柱状热源半径和深度进行正确设置,就可以获得不同焊接功率和焊接速度下,搭接焊缝形状表征参量(表面缝宽、中间熔宽和熔深)的变化规律。模拟结果与试验结果符合很好。 展开更多
关键词 激光技术 不锈钢激光搭接焊 非熔透焊接 热源模型 热源参数 焊缝形状表征参量
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高速列车框架焊接的双椭圆柱高斯分布热源模型 被引量：10
15
作者 卫亮 张乐乐 王鹏 《焊接学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期95-100,共6页
根据高速列车车体结构焊接工艺特点,分析并改进常用高斯热源,提出适用于铝合金惰性气体保护焊接(MIG)的双椭圆柱-高斯分布热源模型.该热源模型基于焊接速度移动,形成的熔池表面为双椭圆形状,热流密度沿厚度方向均匀分布,在径向呈高斯-... 根据高速列车车体结构焊接工艺特点,分析并改进常用高斯热源,提出适用于铝合金惰性气体保护焊接(MIG)的双椭圆柱-高斯分布热源模型.该热源模型基于焊接速度移动,形成的熔池表面为双椭圆形状,热流密度沿厚度方向均匀分布,在径向呈高斯-双椭圆分布.基于热源模型的数学表达,以有限元方法实现了热机耦合的焊接过程仿真,与薄板试验结果比较,温度场分布与降低趋势较好地吻合;拉应力峰值出现在熔合线和热影响区,仿真值、试验值分别为88.8,85 MPa.结果表明,该热源模型有效地模拟焊接温度场时域上的变化过程,准确地预测结构变形、残余应力分布规律,应用于高速列车头车框架结构焊接工艺优化及残余应力评估,为高速列车焊接质量控制及焊接工艺参数选择提供理论指导. 展开更多
关键词 高速列车 焊接 热源模型 有限元
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中空环形激光热源建模及温度场有限元模拟 被引量：9
16
作者 徐加超 夏志新 +3 位作者 陈鹏 石世宏 黄树海 王梁 《中国激光》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第17期25-34,共10页
热源类型、工艺参数及产生的温度场分布、热循环特性等对激光熔覆成形件组织和性能有重要影响。中空环形激光熔覆技术因其采用光内送粉,具有光粉全程耦合、粉末集束性好、熔池温度分布均匀等特点,利于获得表面光洁、组织性能良好的成形... 热源类型、工艺参数及产生的温度场分布、热循环特性等对激光熔覆成形件组织和性能有重要影响。中空环形激光熔覆技术因其采用光内送粉,具有光粉全程耦合、粉末集束性好、熔池温度分布均匀等特点,利于获得表面光洁、组织性能良好的成形件。为深入研究熔覆过程中的温度场特性及其对组织性能的影响规律,构建了中空环形热源数学模型,获得其理论解析式,其后通过测定熔池尺寸以及光斑尺寸确定模型参数,最后利用ABAQUS软件模拟中空环形热源移动时的温度场分布及热循环曲线。结果表明,实验测试的温度场分布与模拟分析一致,热循环模拟曲线也与实测值高度吻合,由此可得该中空环形热源模型有较好的精度和适用性。 展开更多
关键词 激光技术 激光熔覆 中空环形激光 热源模型 温度场 热循环
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激光深熔焊接热循环的研究 被引量：3
17
作者 王成 彭云 +3 位作者 包刚 张永强 陈武柱 田志凌 《电焊机》 2001年第4期14-15,21,共3页
焊接热循环对焊接接头的性能影响至关重要。考虑等离子体的作用 ,采用点热源和线热源叠加的数学模型对激光焊接低碳钢的热循环进行了求解 ,并将计算结果与激光焊接热循环计算机检测系统实测的结果进行了对比。结果表明 :计算结果与实际... 焊接热循环对焊接接头的性能影响至关重要。考虑等离子体的作用 ,采用点热源和线热源叠加的数学模型对激光焊接低碳钢的热循环进行了求解 ,并将计算结果与激光焊接热循环计算机检测系统实测的结果进行了对比。结果表明 :计算结果与实际检测结果都显示激光焊接有极快的加热和冷却速度 ,而且计算结果与实测结果有较好的近似性。 展开更多
关键词 激光深熔焊 热循环 热源模型 温度检测 焊接
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ANSYS有限元法在焊接温度场分析中的应用 被引量：9
18
作者 杨凯朝 李春福 +3 位作者 王燕群 胡志强 阳义 陈庆勇 《铸造技术》 CAS 北大核心 2012年第6期718-720,共3页
通过对ANSYS在焊接温度场模拟应用的分析和总结,分别对ANSYS在焊接温度场模拟中热源理论基础、热源和边界条件的选择、温度场模拟步骤以及热循环模拟结果分析做了相应介绍,为具体研究ANSYS环境下的焊接温度场模拟与分析打下基础。
关键词 焊接 ANSYS 热源模型 温度场
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超声振动辅助缓进给磨削温度场仿真与试验分析 被引量：8
19
作者 李厦 王锴霖 《表面技术》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第7期265-269,共5页
目的通过对比研究磨削过程中超声振动辅助缓进给磨削工件表面的温度变化,验证超声振动对磨削热的影响,为进一步研究磨削机理提供依据。方法基于磨削温度场解析模型,建立了磨削热源平均强度。运用ANSYS软件热分析模块分别对普通缓进给磨... 目的通过对比研究磨削过程中超声振动辅助缓进给磨削工件表面的温度变化,验证超声振动对磨削热的影响,为进一步研究磨削机理提供依据。方法基于磨削温度场解析模型,建立了磨削热源平均强度。运用ANSYS软件热分析模块分别对普通缓进给磨削和超声辅助缓进给磨削进行了工件表面温度场仿真,得到了不同载荷步的温度场分布以及工件表面的温度时间变化曲线,较准确地反映了磨削工件时工件表面的温度变化。结果试验和模拟表明,缓进给磨削工件时,工件表面温度较高,对工件施加超声振动后,能够有效降低磨削力,减少磨削过程中产生的热量,降低工件表面温度20%左右。结论超声振动辅助磨削工件时,由于工件高频振动导致磨粒与工件间断性接触,使磨削过程变为有规律的脉冲状断续磨削,有利于工件散热,降低了磨削温度,为避免缓进给磨削时容易出现的磨削烧伤现象提供了技术支持。 展开更多
关键词 超声振动 缓进给磨削 温度场 热源模型 热源强度 有限元仿真
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基于Simufact的大型钢结构架体焊接变形模拟分析与预测 被引量：8
20
作者 黄新宇 李宁 《热加工工艺》 北大核心 2019年第21期147-152,共6页
为能够实现大型钢结构架体焊接变形的数值模拟,对架体的焊接特点进行了分析,简化分析模型,根据现有计算能力和容量确定有限元网格划分方法,建立了准确的热源模型,并完成大型钢结构架体焊接变形的模拟分析,实现了在特定焊接工艺条件下大... 为能够实现大型钢结构架体焊接变形的数值模拟,对架体的焊接特点进行了分析,简化分析模型,根据现有计算能力和容量确定有限元网格划分方法,建立了准确的热源模型,并完成大型钢结构架体焊接变形的模拟分析,实现了在特定焊接工艺条件下大型钢结构架体变形的准确预测。 展开更多
关键词 大型钢结构架体 焊接变形 模型简化 热源模型
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