拉伸實驗

了解材料在使用電子萬能拉力機受到拉力時，材料在彈性範圍內及塑性範圍內，抵抗伸長變形的能力及斷裂的特性,在非接觸視頻光學引伸計下進行樣品整個受力的分析，加上顯微成像系統，在微觀條件下樣品的受力情況分析，FEA有限元的驗證分析

基本介紹

• 中文名：拉伸實驗
• 參    見：ASTM E-8標準
• 適    用：玻璃纖維的拉伸試驗方法

實驗目的

拉伸實驗

了解材料在使用電子萬能拉力機受到拉力時，材料在彈性範圍內及塑性範圍內，抵抗伸長變形的能力及斷裂的特性,在非接觸視頻光學引伸計下進行樣品整個受力的分析，加上顯微成像系統，在微觀條件下樣品的受力情況分析，FEA有限元的驗證分析。

概論

拉伸試驗是電子萬能拉力機用來測試材料在靜止狀態承受荷重或受到緩慢增加負荷時的抵抗能力。試驗裝置簡圖如下：
拉伸過程中，試片兩端被夾緊同時受到軸向的拉力，給果會使得試片在平行於作用力的方向產生伸長的現象。
彈性變形與塑性變形
圖1應力，應變曲線中的OP線段，是材料在電子萬能拉力機受拉力的初期，應力與應變呈直線關係。工程上稱這種宜線關係為虎克定律。在此直線範圍，當我們對試桿拖予一拉力時，構成材料的原子與原子之間的鍵便被拉開來，則使得試桿伸長，當我們將拉力釋放棹時，原子間的鍵回復到原來長度，試桿便縮回到原來尺寸。
若應力繼續增加到某一程度，將迫使材料內部的差排開
始運動而形成滑移（slip）的現象，則材料的塑性變形便產
生，若此時將拉力移去，由聯結鍵伸長所造成的禪性變形仍
將回復，但由滑移所形成的變形則將永久的存在。
降伏強度（YieIdStrength）
降伏強度被定義為產生徽量永久變形的應力，也就是在
此應力值下，材料內將產生明顯的滑移現象。
抗拉強度（Tensilestrength）
在應力一應變曲線上的最大應力值（如圖1上之U點所示），就是材料在電子萬能拉力機試驗過程中承受最大荷重時之應力，即為抗扯強度。
在材料的選擇以及材料的製造方面，雖然抗拉強度的重要性不如降伏強度，但在電子萬能拉力機拉伸試驗過程中抗拉強度的測得較為容易，因此一般文獻資料較常列出材料的抗拉強度值，將
其作為材料間行為的比較和估計一些材料較不容易測量出的性質。
彈性係數（ModulusofElasticity）
彈性係數或稱為楊氏係數，就是應力-應變曲線上彈性區域的斜率，其關係滿足虎克定律：
彈性係數E=
彈性係數也代表著材料的剛性（stiffiness），剛性材料具有較高的彈性係數，意味著其原子間有較大的鍵給力，在彈性負荷範圍內較易保持形狀和尺寸。
延性（Ducitlity）
所謂延性，其定義為材料抵抗外力使不致產生破壞的最大變形量。延性的表示法有兩種，第一種方法：量測試驗前後試桿上標點的距離（gagedistance），計算出延伸率，
（elongation）
%延伸率
：試桿在試驗前的截面積
：試桿在試驗後斷裂面的截面積
第二種方法，測量拉伸試桿斷裂處在試驗前後之截面積的變化，計算出斷面縮率（ReductionAren）
斷面縮率=%
=試桿在試驗前之截面積
=試桿在試驗後斷裂面之截面積

儀器設備材料

電子萬能材料試驗機或微小拉伸試驗機（可在顯微鏡下進行拉伸）
非接觸視頻光學引伸計
鋁片
PP
PP複合材料

實驗步驟

試片之準備
使用切割器或模具刀將試片切成所需之形狀，可以再電腦軟體中測其實際尺寸。試片形狀如圖2所示。
試驗機測試
1．打開電子萬能拉力機並暖機約20分鐘。
2．還定適當之荷重（LoadCell）及夾頭。
3．校正儀器夾頭。（此時夾頭放空）
4．進入程式中並還定SamplelD及設定測試方法。
5．輸入參數（包括尺寸）。
6．將試片置於夾頭中並旋緊（緊度適中即可）。
7．開始測試（Run）。
8．記錄結果後退出程式，關閉電子萬能拉力機。
Note：試片斷裂後，必須先將試片取下才可讓夾頭回到原處。

給果與討論

1.分別列出各材料之禪性係數、抗拉強度、降伏強度（降伏點）、及其變形量？
2.試比較不同材料在電子萬能拉力機之拉伸特性有何差異？
3.材料特性對電子萬能拉力機拉伸試驗所可能造成之影響為何？
4.微觀條件下材料特性對拉伸試驗的影響，在塑性形變時的受力分析？
5.FEA有限元的實際驗證分析？