拉伸試驗檢測結果測量不確定度的評定

付永軍

( 河北鋼鐵集團宣鋼公司，河北 張家口 075100)

測量不確定度是表征合理地賦予被測量之值的分散性，是與測量結果相聯系的參數。在進行各種檢測時，不可能得到絕對正確的測量結果(真值)，只能得到被測量的約定真值。測量不確定度就是對測量結果的正確性和準確度的“可疑程度”的定量表征。測量不確定度是作為實驗室必須具備的一項能力。拉伸試驗是產品檢測的主要檢驗項目之一，因此評定其測量不確定度是十分重要的。

1 概述

1.1 測量方法:依據GB/T 228—2008《金屬材料 室溫拉伸試驗方法》。

1.2 環境條件:室溫25℃，相對濕度≤80%。

1.3 測量設備:WE—1000 液壓式萬能試驗機(1 級，示值相對最大允許誤差±1%);游標卡尺(分辯力0.02mm);標距儀0.5 級。

1.4 檢測對象:1 支Φ20mm 熱軋帶肋鋼筋拉伸試樣。

2 建立數學模型

根據GB/T228—2008 標準:

3 測量不確定度來源的分析

經過分析，主要來源是:試驗機引起的不確定度;載荷值誤差引起的不確定度;標距儀引起的不確定度;試樣尺寸測量誤差引起的不確定度(試樣的斷后伸長);試驗力值測量所引起的不確定度。其它如應力速率和環境條件等引起的不確定度忽略不計。

4 標準不確定度分量的評定

4.1 試驗機引起的標準不確定度評定

4.1.1 根據WE-1000 液壓式萬能試驗機檢定證書可知為1 級，其示值相對誤差為±1%，示值誤差出現在區間〔-1.0%～+1.0%〕的概率是均勻的，可用B 類評定，所以其相對標準不確定度為uF1，rel==0.0058，自由度ν=50。

4.1.2 標準測力儀所引起的標準不確定度。試驗機是借助于0.3 級的標準測力儀進行校準的，該校準源的不確定度為0.3%，置信因子為2，故由此引起的B 類相對標準不確定度，自由度ν=50。

4.2 讀取試驗機示值時不確定度評定

試驗人員讀取試驗機示值(試驗力)時，引入的不確定度與試驗機度盤的分度值有關。該度盤量程上限為500kN，1 個分度相當于1kN，而試驗人員能估讀到±0.5 個分度，即±0.5kN。試樣不會一直拉到量程的上限才斷裂，一般在量程的30%～80% 范圍內，本試樣一般斷裂于170kN 處，這樣，±0.5kN相對170kN 而言，即為±0.5/170 = ±2.9x10-3。取±2.9x10-3為試驗力示值讀數相對誤差，則讀數可能值出現于此范圍內的任何處是等概率的，即為均勻分布，取置信概率P =100%，包含因子

4.3 標距儀引起的標準不確定度評定

試樣原始標距L0=100mm，是用10—300mm 的拉伸試樣標距儀一次性劃出的，標距儀檢定合格，極限誤差為±0.5%，且服從均勻分布，則B 類相對標準不確定度為0.0029，自由度ν=50。

4.4 測量斷后標距Lu所用游標卡尺的誤差引起的標準不確定度評定

試樣斷后標距Lu是用0—150mm 的游標卡尺測量的，經檢定合格，檢定證書給出的極限誤差為±0.02mm，服從均勻分布，其所引起的標準不確定度用B 類方法評定，自由度ν=50。

4.5 試樣斷后標距Lu測量重復性所引起的標準不確定度的評定

任取1 支斷后試樣由1 人測量，測量10 次，其結果見下表:

測量次數1 2 3 4 5 6 7 8 9 10測量值(mm) 128.30 128.26 128.20 128.44 128.16 128.20 128.22 128.28 128.22 128.26

4.6 不同測試人員對試驗機力值讀數重復性所引起的相對標準不確定度

本試驗機采用的是度盤式試驗機，對于最大力，從停留在最大力處的度盤被動指針進行重復性讀數，由1 人讀取10 個數據，見下表:

讀取次數1 2 3 4 5 6 7 8 9 10最大力(kN) 184.5 185.0 184.0 185.5 185.0 186.0 184.5 185.0 184.5 185.0

5 計算合成標準不確定度

5.1 拉伸測量相對標準不確定度可合成為:

下屈服強度ReL的標準不確定度合成為:uReL，rel=

抗拉強度 Rm的標準不確定度合成為:uRm，rel=斷后伸長率A 的標準不確定度合成為:012

5.2 各參數的合成標準不確定度

下屈服強度uc(ReL)=ReL×uRel，rel=396×0.0062=2.5MPa

抗拉強度uc(Rm)=Rm×uRm，rel=589 ×0.0063 =3.7MPa

斷后伸長率uc(A)=A(%)×uA，rel=28.20% ×0.012=0.34%

6 測量不確定度的報告

下屈服強度ReL=396MPa，U(ReL)=5.0MPa，k=2。

抗拉強度Rm=589MPa，U(Rm)=7.4MPa，k=2。

斷后伸長率A=28.20%，U(A)=0.68%，k=2。