不對稱試片設計結論

在優化雙軸拉伸試片設計方面，本研究已於 4.2.1.1 至 4.2.1.3 針對溝槽之參 數進行分析，找出較優之試片設計方式。分別為固定端及拉伸端皆為 3 溝槽時，

固定端溝槽寬度為 0.2mm 及拉伸端為 0.8mm 之組合及固定端 3 溝槽且寬度為

0.2mm 及拉伸端為 5 溝槽寬度為 0.5mm 之組合，但因實際製作雙軸拉伸試片時，

使用線切割進行試片外形與溝槽之裁切，線切割之線徑約為 0.2mm，當固定端溝 槽寬度為 0.2mm 時，需使用更小之線徑進行切割，且加工速度也會因此降低，

因此本研究將上述兩種優化試片之固定端溝槽寬度 0.2mm 改為 0.3mm，並且與 文獻[7]中使用之試片進行比較，而各種試片之參數則整理於表 4. 4 所示。

表 4. 4 原始試片與優化試片之參數

原始設計試片(A) 開槽寬度較佳試片(B) 開槽數目搭配寬度試片(C)

固定端 3 溝槽，寬度 0.4mm 3 溝槽，寬度 0.3mm 3 溝槽，寬度 0.3mm 拉伸端 3 溝槽，寬度 0.4mm 3 溝槽，寬度 0.8mm 5 溝槽，寬度 0.5mm

首先，在剪應力分佈方面，A 試片在中央量測區域之剪應力約為±20MPa，

而 B 試片為±10MPa，C 試片為±9MPa，B 及 C 試片之剪應力約為 A 試片之一半，

如圖 4. 30 所示。

圖 4. 30 A、B 及 C 試片之剪應力比較

而在均勻應變區域方面，選取中央應變值皆為 0.004 時之±10%作為均勻應 變範圍。如圖 4. 31 所示，A 試片之均勻應變區域為 5.1X5.1mm²，而 B 及 C 試

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片分別為 6.3X6.3mm²及 6.6X6.6mm²，B 及 C 試片之均勻應變區域大於 A 試片，

且 B 及 C 試片之間無明顯差異。

圖 4. 31 A、B 及 C 試片之均勻應變區域比較

而在應力分佈方面，在 A、B 及 C 試片中，中央量測區域靠近拉伸端之位置 皆有應力稍為不均勻之情形，但 B 及 C 試片之不均勻範圍較小，如圖 4. 32 所 示。

圖 4. 32 A、B 及 C 試片之應力分佈比較

而實際製作試片時，由於兩種優化後之試片(B 及 C 試片)彼此之間之差異性 並不大。因此，為瞭解彼此之差異性及黏貼應變規之方便，本研究參考文獻[7]中 應變規黏貼之位置，在模擬中取得此位置之應力、應變及剪應力進行比較，如圖 4. 33 所示。

圖 4. 33 數據擷取之位置

在剪應力影響方面，A 試片黏貼應變規之位置剪應力之值最大約為±10MPa，

而在 B 試片中剪應力之最大值約為±3MPa，C 試片中剪應力之最大值為±7MPa，

由此可看出 B 試片在拉伸作動之過程中受剪應力之影響極小，如圖 4. 34 所示。

圖 4. 34 A、B 及 C 試片黏貼應變規區域之剪應力比較

在應力分佈方面，在圖 4. 35 中，紅線為滑塊拉伸試片時之反力除上試片截 面積所取得之計算應力，而藍線為試片上之應力變化，由此可知 A 試片上的應

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力變化與計算應力有最大誤差約為 12MPa，而 B 及 C 試片上的應力變化與計算 應力最大誤差約為 7 MPa。

圖 4. 35 A、B 及 C 試片黏貼應變規區域之應力比較

而在應變分佈方面，由圖 4. 36 可以發現，A 試片在黏貼應變規位置之應變 分佈較不均勻，而 B 及 C 試片黏貼應變規之位置應變分佈均勻。

圖 4. 36 A、B 及 C 試片黏貼應變規區域之應變比較

由上述之結果知道，在 B 及 C 試片上之應力與計算應力之差值比 A 試片小，

且 B 及 C 試片之應變分佈也較 A 試片之應變分佈均勻，而在剪應力方面，B 試 片黏貼應變規位置之剪應力最小。因此，本研究後續將針對 B 試片進行優先製 作，並以 C 試片為備案。