焊接母材为7075一T6铝合金,其物理属性是随着温度变化的,如图1所示;其热物理性能与机械性能随温度的变化关系,如图2所示。高强度铝合金7075一T6的熔点介于477°C~638℃之间,本研究假设为500%。由于泊松比在熔化过程中变化不大,模拟中假设为常数0.33。
根据焊接属于大变形的特点,尤其是铝合金材料,使用双线性来表示应力一应变曲线,所以有弹性和塑性两个斜率。塑性选用的是双线性等向硬化模型(Bilinear Isotropic Hardening),使用等向硬化的Von Mises屈服准则,所以含有包辛格效应(Bauschinger Effect),这个选项一般用于初始等向性材料的大应变问题。
焊接工件为平板,尺寸为160×120×6mm3。在模拟分析中,由于焊缝两边几何尺寸完全对称,因此只取一半分析以节省计算时间。本研究之焊接条件采单V形坡口方式对接焊,共有0°、45°、60°和90°四种不同的角度。不同角度之单V坡口代表不同的填充金属量与熔化金属量。许多研究者均指出,在不损及材料的功能及强度下,减少焊缝填充金属量有助于减少焊件的热输入量和角变形。