第三章 封閉式泡沫鋁壓力實驗
3.2 記錄試樣變形狀態之壓力實驗
3.2.1 BOT 及 MID 區域之變形狀態
此小節將探討封閉式泡沫鋁在 D1實驗中表面微觀結構的變化情形，所 舉的例子為 BOT 區域所取出的試樣（BOT_L05，相對密度為 11.78%）。圖 3.12 為 BOT_L05 之受壓應力─位移關係圖。為使圖形不過於雜亂，圖中的 卸載與加載線段有經過截斷。圖 3.13 為初始未變形表面及五個變形狀態，
水平及垂直方向分別為方向 3 及 1，每個表面下的數字方塊對應到圖 3.12 上的數字方塊。
由圖 3.13 狀態□0 的細胞結構，可觀察到在垂直方向的細胞尺寸較長，
此為前一章所定義之長軸方向。在實驗剛開始反應曲線趨近線性。隨著應 力與變形的增加，材料與幾何非線性開始顯現。結構逐漸喪失勁度（stiffness），
反應曲線斜率也逐步減小，最後達到局部極大應力σI1 =3.17MPa，在此段線 性區表面細胞狀結構變形尚小且較均勻。隨後之（第二次）加載曲線上可 量測出泡沫材料的彈性模數，其值為E*1 2E
10 523 .
1 × −
= （其中E為基礎材料鋁
的彈性模數）。經過了局部極大應力後，表面細胞狀結構開始出現局部變形。
1
σI 之後，應力值逐漸下降，來到一個波谷，σI1至此波谷應力之下降幅度約 12%。此後應力開始逐漸地緩步上升（gradual monotonic increasing），進入 廣大文獻中 （例如文獻 [5, 13, 18]）所稱之應力平台（stress plateau）區。
在圖 3.13 狀態□2 中，左側頂部向下約 1/3 高度處開始產生局部變形，變形 區域初期呈直條狀，稍微往右上發展。在狀態□3 中可觀察到左下角往右上 發展出另一局部變形區。同樣的在右下角也可觀察到往左上方發展的局部 變形，此區域並延伸到狀態□2 時所產生之局部變形區。在狀態□4 時絕大部 分表面細胞狀結構已經變形，左側及右側中間部分區域為僅存的少數例外。
狀態□2 到狀態□4 所對應之應力值上升較為緩慢，這也是為何此區在文獻中 被稱作應力平台區。本實驗之平台應力值為σP1 =3.38MPa，應力平台長度
% 38 .
1 =49
∆εP 。在狀態□5 時表面細胞狀結構完全被壓密實，此時材料與材料 間互相接觸，導致應力快速上升。
總結此實驗，局部極大應力後，應力值下降後緩慢上升，細胞結構開 始出現局部變形的情形。變形集中以條狀方式出現，出現位置並不固定。
隨著位移增加，鄰近的細胞會接著變形，條狀區域逐漸加寬，並往外蔓延 到其它未變形區域，直到整個試樣都壓密為止（實驗 MID_L05 中亦觀察到 類似現象）。
3.2.1.2 D2 與 D3方向實驗
此小節將探討在 D2實驗中表面微觀結構的變化情形，以實驗 BOT_L08 為例（相對密度為 11.62%）。圖 3.14 為 BOT_L08 之受壓應力─位移關係圖，
圖 3.15 則為初始未變形表面及五個變形狀態，圖中水平及垂直方向分別為 方向 2 及 3，每個表面下的數字方塊對應到圖 3.14 上的數字方塊。
圖 3.15 狀態□0 的細胞結構，有別於圖 3.13 狀態□0 ，並沒有明顯的長軸 方向（根據寬高比測量，此試樣之長軸方向為垂直於紙面之面外方向）。在 此實驗中，反應曲線線性段的斜率要小於前述D1 實驗，局部極大應力亦較 小，為σI2 =2.47MPa。σI2與鄰近波谷之應力落差僅 5%，下降幅度明顯比D1 實驗中來的小。此實驗之彈性模數為E*2 2E
10 160 .
1 × −
= ，同樣小於D1 實驗。
圖 3.15 中狀態□1 於右上角往下約 1/3 高度可觀察到明顯的局部變形，由右 上方往左下角延伸。左上角亦有局部變形的產生，但沒有前者明顯。狀態□2 中，右上方往左下的局部變形區已明顯加寬，而左上角往右下的局部變形 也較狀態□1 時較為明顯。在狀態□3 時，可以在表面上明顯觀察到兩道交叉 的局部變形區。值得注意的是，此時材料還存在著許多未變形的區域。在 狀態□4 時，表面未變形的區域已經減少，僅左側及右側仍存在未變形的區 域。此實驗之平台應力為σP2 =2.64MPa，應力平台（橫跨狀態□1 、□2 、□3 及□4
）長度則為∆εP2 =47.28%。相較於D1實驗，平台應力較小，應力平台長度則 無明顯差異。狀態□5 時，整體材料的表面細胞狀結構大致已完全被壓密實。
綜觀此實驗（其他 D2與 D3實驗亦有類似結果），經過局部極大應力後，
應力值同樣會下降，但下降幅度小於 D1實驗。此實驗所量測之σI、E* 與σP 皆較 D1實驗來的小，∆εP則無明顯差異。和 D1實驗亦存在相似之處，兩者 皆於局部極大應力後，開始產生局部集中變形的情形。接著變形區逐漸延 長擴大，直至試樣完全被壓密。
3.2.2 TOP 區域受壓實驗