第四章 實驗分析
4.1 試體與實驗設置
本研究採用六個均勻厚度的不銹鋼蜂窩試體，這些尺寸都符合材 料試驗機的試壓空間，如果選用較大的尺寸，將無法置放於現有平台，
此外大尺寸試體成本也相對較高。除了試體4 以外，其他各試體的寬 高尺寸皆為99.974mm×57.720mm(細胞壁中心線到中心線的距離)，示 意如圖4.1。
表4.1 為本研究於實驗分析所使用的各蜂窩試體尺寸，試體 1、2 屬於同類型試片，而試體1 尺寸有些不同，t 僅有 0.67mm；試體 3 與 試體1、2 同樣為 8 孔，但 t 為 0.51mm；試體 4 其孔數為 6 孔；試體 1 至4 之 b 長度都很小，均需要用壓克力板固定;而試體 5、6 具有相同尺
圖4.1 蜂窩試體幾何尺寸圖
表 4.1 不同蜂窩試體厚度尺寸
探討蜂窩柏松效應，需要量測試體受壓時的水平方向與垂直方向 變形量，並計算其比值，但因彈性變形量相當微小，肉眼難以辨識，
為了觀察其變形量，在進行抗壓的過程中以1600 萬畫素相機拍照，藉 助影像處理程式進行分析。
本實驗使用材料試驗機(MTS858)進行蜂窩試體抗壓，其最大施力 為2.5 噸，最大衝程 50cm，加載方式可分為力量控制及位移控制，本 研究採用位移控制，精確度為1/1000，符合 CNS、ASTM、JIS 標準，
設置示意如圖4.2。先將鋼板薄片(厚度為 0.8mm 與蜂窩試片同厚度，
本研究中稱其為加壓刀)嵌上施壓的鋼片夾頭(30mm×30mm×120mm 的 實心不銹鋼塊)，加壓刀與夾頭一併裝上材料試驗機；蜂窩試體的設置，
實驗前會先在蜂窩試體的左右兩側標註黑點，其用意是為了日後在影 像程式中自動搜尋兩側黑點的距離。此外，在拍照的同時，為了避免 相機與試片角度上的些微誤差，影響長度的判讀，所以就必須在一旁 設置標準尺作為參考長度，類似量尺刻劃，水平方向的標準長度為上 方的鋼板薄片(圖 4.2 中的加壓刀)，垂直方向的標準長度則是參考試體 左側的鋼板薄片(圖 4.2 中，試體左側的鋼板)。
以兩片厚壓克力板(尺寸為 90mm×196mm×25mm)夾住蜂窩試片及
試體1 試體 2 試體 3 試體 4 試體 5 試體 6
t
0.67 0.8 0.51 0.4 0.2 0.2b
0.8 0.8 0.52 0.4 10 10水平孔數 8 8 8 6 8 8
相同，為了防止試體卡死導致其不能變形，故在左右不銹鋼片處各多 夾上一片由一般A4 影印紙所裁切下來等大小之紙片，以便略為增加不 銹鋼片處兩壓克力板所夾的間距，例如，兩不銹鋼片厚度為0.8mm，
裁切影印紙厚0.1mm，此時兩塊壓克力板之間的縫隙即為 1mm，足夠 容納蜂窩試體
b=0.8mm(試體 X
3方向的厚度)，如此一來也可避免平面 外的側向變形及平面外挫屈，中間之蜂巢結構試體也有適當的空隙順 暢地進行平面內變形；最後在兩塊壓克力板外部，使用G 型夾夾住左 右兩邊，進行實驗時才不會造成整個裝置的散開，而影響結果；在整 個蜂窩試體裝置下方會放置一片較厚的不銹鋼片墊子，使裝置能在平 穩的狀態下進行實驗。圖4.2 蜂窩薄試片抗壓試驗設置圖
完成蜂窩試體裝置後，開始調整材料試驗機上方的加壓夾頭與加 壓刀，並將高度降至壓克力板上方約15mm 處，讓加壓刀順著壓克力 縫隙方向進入兩塊壓克力板之間；降下夾頭與加壓刀，使加壓刀很接 近蜂窩試體的上緣，接著鬆開夾頭，讓加壓刀輕輕自然落下，如此一 來可降低加壓刀與蜂窩試體之間的不平整，然後鎖定加壓夾頭以固定 加壓刀，此時加壓刀僅輕輕放置於蜂窩試片上。將加壓刀提高到離開 試片，將試驗機的力量歸零，再將加壓刀緩慢放下到幾乎將觸及試片 的位置，在不使產生接觸力的前提下，盡量接近試片，此時再將位移 讀數歸零。材料試驗機設定為位移控制，分五階段加壓，每階段30 秒 進展0.2mm，至總共 1mm 的變形量為止。加壓刀每下降 0.2mm 會停 止並拍照，依序為0.2mm、0.4mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm 包括未壓 前及解壓後，共7 張照片，每個試片重複進行三次抗壓實驗。
另外為了增加實驗的精確性，對試體5 與試體 6 做更進一步的量 測，在試片兩側設置水平位移測微計，當加壓刀下壓時讀取其讀數變 化量。其安裝測微計時兩邊必須平行，不可有任何歪斜，否則會造成 誤差，整體裝置如圖。考量實際狀況，試體1 至 4 之 b 長度皆在 1mm 以下，須用壓克力板固定，無法安裝測微計，因此僅對試體5、6 進行 測微計量測。進行實驗的同時，材料試驗機也同步輸出數據資料至電 腦，由控制軟體記錄試體抗壓時力與位移的關係。
圖4.3~4.6 為各試體照片，圖 4.7~4.8 為設置薄試片(試體 1 至 4)之 照片，圖4.9~4.10 則為設置厚試片(試體 5 與 6)之照片。
圖4.3 實驗蜂窩試體 1、2
圖 4.4 實驗蜂窩試體 3
圖4.6 實驗蜂窩試體 5、6 圖4.5 實驗蜂窩試體 4
圖 4.7 裝置較薄蜂窩試體
圖 4.8 裝置完成之蜂窩試體薄片
圖 4.9 對較厚試體設置測微計
圖4.10 蜂窩試體 5 裝置完成圖