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#Berechnung
U_0_X_0 = 200   # Anfangstemperatur in Celsius im Zentrum des Laserstrahls von -1mm bis +1 mm Ortskoordinate
U_0_X_rod = 20    # Anfangstemperatur von -50mm bis -1mm und +1mm bis 50mm der Aluminiumstange
L = 0.1    # Länge Aluminium Stab [m]
I_d = 0.002  # Durchmesser Laserstrahl [m]
n = 100   # Anzahl Stützstellen
delta_x = L/n  # Schrittweite der Gitterstellen (0.01m)
delta_t = 1 # Messungen pro sekunde
λ_Alu = 230  # Wärmeleitfähigkeit Alu [W/m*K]
rho_Alu = 2700 # Dichte Alu [KG/m³]
c_Alu = 88800  # Spezifische Wärmekapazität Alu [J/kG*K] (eig 888...erstmal für berechnung)
a_Alu = λ_Alu / (rho_Alu * c_Alu)  # Temperaturleitfähigkeit
a_Alu_x = a_Alu *  / delta_x**2 # Temperaturleitfähigkeit,  und Schrittweite als 1 Koeffizient

X = np.arange(0,0.05, 0.001)  #Alu Stab länge       
U = np.zeros(50)  #Temperatur array
U = U + U_0_X_rod  # 0er array wird mit 20 beschrieben (Temp. außerhalb des Laserstrahls)
U[0] = U_0_X_0  # -1 mm
U[1] = U_0_X_0  # Temperatur an der Stelle X=0 


#Plot bei t = 0 (Laserstrahl ist nur sehr kurz auf dem stab undzwar 1 mm durchmesser links)
fig, ax = plt.subplots(figsize = (10, 7))
ax.set(xlabel='länge (m)', ylabel='Temperatur (°C)',
       title='Temperaturverteilung im Aluminium Stab bei t=0')
plt.plot(X,U , marker = "o")
plt.grid()


del_t = [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10]#Zeit liste

for j in (del_t):
    for i in range(len(U)-1):
        U[j+1,i] = U[j,i] + a_Alu_x * del_t[j] * (U[j,i] - 2*U[j,i] + U[j,i])
    

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U = np.empty_like(X)
U.fill(U_0_X_rod)

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times = np.arange(1, 11)
Us = [U]
for time in times:
    U_neu = U + a_Alu_x * time * (U - 2*U + U)
    Us.append(U_neu)
    U = U_neu