實驗方法及結果

本研究之拉伸試驗係採用本系之MTS-810萬能拉伸試驗機（圖 2.1），並在試片兩面貼上應變規(strain gage)以量測其應變。實驗所用 之應變規為共和電業公司(KYOWA)所生產之一般常溫型單軸拉伸應 變規KFG-1-120-C1-11L3M2R。

圖 2.1 MTS-810 拉伸試驗機

拉伸試驗之試片尺寸由 ASTM-E8 之拉伸試驗規範決定[12]，然 而考慮原始試片取得的因素，故將試片大小依原始試片尺寸作等比例 縮小，拉伸試片尺寸如圖 2.2 所示，厚度則為 0.8mm。另外，由於考 慮鈦鋁複合板材為異向性的材料，因此需要與輥軋方向夾 0∘、45∘、

90∘的拉伸試片，其配置如圖 2.3 所示，由於受限於料片數量在各方 向僅能使用兩片試片。此外，拉伸試驗所得之應力/應變曲線會因為 實驗條件不同而有所差異，本實驗將在常溫下進行，並設定拉伸速率 為 0.02mm/s 以進行實驗；設定擷取器之擷取速率為 50times/s 以紀錄 拉伸試驗機上荷重元(load cell)所量測之荷重值及應變規之應變值，藉 此取得材料的機械性質。

圖 2.2 拉伸試驗試片尺寸圖(mm)

45⁰ 90⁰

Rolling direction

0⁰

圖 2.3 鈦鋁拉伸試驗試片配置圖

圖 2.4 為拉伸試驗所得到之鈦鋁複合板材在0⁰、45⁰與90⁰三方向 的真實應力/真實應變曲線，考慮到材料因為經過輥壓後無法消除殘 留應力，而無法取得十分平整的試片，在加上試片較薄且材料較軟，

造成拉伸試驗機在夾持時的材料就有部份的變形產生，觀察所得的拉 伸曲線圖可以發現除了在0⁰方向在彈性區有稍微不同外，在進入塑性 區域後鈦鋁複合版材的強度與斜率皆相同，考慮到實驗時之誤差，因 此後續將不考慮版材之方向性，而使用圖 2.5 之拉伸曲線來帶入模擬 時使用。

圖 2.4 鈦鋁複合板材真實應力/真實應變曲線

圖 2.7 SUS304 近似之真實應力/真實應變曲線

圖 2.8 A1050 實驗真實應力/真實應變曲線

0 20 40 60 80 100 120 140

0.000 0.002 0.004 0.006 0.008 0.010

S tr es s(M P a )

Strain

圖 2.9 A1050 近似之真實應力/真實應變曲線

在進行拉伸試驗的時候，應變規皆有提前脫落的現象產生，因此 所得之真實應力/真實應變曲線在塑性區的延展性都小於材料表上之 材料極限，在加上三種材料在塑性區域都維持一個固定斜率，所以將 對塑性區做些微延伸而得到近似之應力/真實應變曲線，帶入後續模 擬。

本研究亦針對鈦鋁附合板材中所使用的另一材料－鈦(Ti-grade 1) 作拉伸試驗，觀察其應力/應變關係作為後續之參考。由圖 2.10 可以 發現，鈦鋁複合板材中使用的鈦在剛進入塑性區域時會有些微軟化的 現象，經過比對多組實驗數據之後，確定此為材料特殊性質而非實驗 誤差。

圖 2.10 鈦之真實應力/應變曲線圖