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文档简介

1、三點抗折試驗Three-Point Bending Test薛顯宗教授編撰一、 實驗目的1.了解陶瓷材料受到外加應力（力矩）時，材料抵抗彎曲變形能力。2.了解不同燒結溫度之Al2O3之性質差異。二、 實驗設備及材料萬能材料試驗機（圖一）、密度計、游標尺、不同燒結溫度的Al2O3標準矩形試桿。圖一、萬能材料試驗機三、 實驗原理由於脆性材料在拉伸時之伸長率極小，因而無法顯示其延性。材料在受到垂直縱軸的壓力，於很小的彎曲時便斷裂，所以脆性材料無法量測其可被彎曲的最大角度。但此時可以破壞荷重、最大變形、材料的撓度(deflection) 及撓曲角來表示材料的延性。如圖二所示，所謂撓度即為材料受一荷重而

2、產生彎曲，此彎曲造成試桿上任一點在垂直方向所產生的位移。而撓曲角（）為撓度曲線上任一點之切線與水平方向之夾角。圖二、試桿之撓度(y)與撓曲角()yqOdm npefmnepqfyy圖三、試桿受力彎曲情形如圖三所示，曲率半徑（）且距中心軸y處的應變可表示為又應力與應變成比例所以應力 由(2)式可知，材料受彈性彎曲時其壓應力和拉應力之大小與距中心軸的距離成直線變化，表面（，h為試片厚度）的壓拉應變（應力）最大，而中心軸（y=0）的壓拉應變、應力為零，如圖四所示。圖四、材料受力彎曲之應力大小及分佈中心線tc當外力施加時對材料產生彎曲力矩M（bending moment）：I為慣性力矩（moment

3、of inertial），由(2)、(3)式，則材料彎曲時所受拉和壓應力為當試片為長L寬b厚h時（），則試片所受拉壓應力為圖五、試桿的撓曲P：撓曲角LPdsdydxdyx 試片受一應力彎曲之撓度及撓區角可藉由圖五來說明： ; ; 因為很小，所以 且 ，則 由(3)、(6)、(7)式可得撓度曲線微分方程式 或 表試桿凹向上彎曲。如圖六距試棒左端點x處作分析P/2VMx圖六、距試片左端X處之剪力（V）及彎矩（M） , 對（8）式積分可得（9）式，此即為撓曲角（）之微分方程式。在時，可得撓區曲角0，代入（8）式可得。在兩端點(x=0)處並未產生垂直方向的位移，也就是撓度為零。將上述兩條件代入（9），

4、最後可以得到此次實驗在處可以產生最大撓度最大撓度 而最大撓曲角發生在兩端點（x=0）處四、 實驗步驟1. 以游標尺測量各試片的寬度、厚度、長度，各取三個值平均。2. 使用密度計量取試棒密度。3. 將試棒固定於萬能材料試驗機上，並量度試驗機上兩撐點的間距L。4. 試驗時，荷重需緩緩施加，直到試片破斷。5. 列印數據並做分析。五、 實驗數據組別試片編號燒結溫度試片密度試片寬度b試片厚度h支點距離L施加荷重P楊氏模數E慣性力矩I最大撓度D最大撓曲角六、 問題與討論1. 三點抗折試驗有何優點，適用於哪些材料？2. 拉伸實驗與三點抗折試驗在材料強度和延性之判斷上有否異同？3. 說明本次使用之密度計是採用哪些原理？4. 請由實驗中比

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