金屬夏比缺口室溫沖擊試驗檢測結果不確定度的評定分析

摘 要：文章主要闡述的內容是金屬夏比缺口室溫沖擊試驗檢測結果不確定度的評定分析，也就是在金屬夏比室溫沖擊試驗中，不確定度的應用情況的評價分析要從實驗中各種元素上來對不確定度的來源進行分析，其中包括實驗樣品的形狀和大小、缺口處的光潔程度、沖擊試驗設備的利用、檢測試樣尺寸量具的分度值，這些實驗因素可以有效的對各個不確定度分量進行計算、合成，最后再由此信息得出評定信息。

關鍵詞：金屬夏比缺口；室溫沖擊實驗；不確定度；評定

我國隨著科學及技術的不斷發(fā)展完善，在各個領域都得到了可見程度的發(fā)展完善，在檢測實驗不確定度的評價的方面，也取得了驕人的成績。我國檢測實驗不確定度的評價還出與基本的探索階段，隨著《測量不確定度評定與表示》與《檢測和校準實驗室能力的通用要求》發(fā)布，標準著我國檢測實驗中的不確定度的評價在我國也有了一個不小的進步。本文以金屬夏比缺口室溫沖擊檢測實驗來對不確定度做出相應的評定分析，分析實驗中影響不確定度的因素與環(huán)節(jié)。

1 檢測方式方法

1.1 實驗內同：在GB/T229-1994的基礎內容上，進行金屬夏比缺口沖擊實驗。

1.2 實驗要求：進行金屬夏比缺口室溫沖擊試驗檢的過程中，平常實驗室溫要求為10攝氏度到35攝氏度之間，相對嚴謹?shù)膶嶒瀯t相應的選擇實驗溫度為18攝氏度到22攝氏度之間，本次實驗選擇的溫度為21攝氏度。

1.3 實驗設備：JB-30A沖擊實驗設備。

1.4 實驗被測對象：材質為16MnR的低合金鋼，厚度為12毫米，焊條電弧焊的焊件。

1.5 其他實驗內容標注：在實驗過程中，如果發(fā)現(xiàn)實驗條件與上述條件十分接近，則可以直接利用本不確定度的評定結構，也可以使用本不確定度的評定方法。

數(shù)學模型的建立：在實驗過程中，如果受到常溫沖擊，則實驗結果就可以直接顯示，在此實驗過程中模型的建立為Y=A，建模中A則相應的表示被測罕見沖擊讀出值，Y表示被測焊件沖擊測定值。

2 檢測實驗中不確定度來源的分析

在實驗過程中，溫度的選擇范圍為常溫溫度，如果設定實驗是在恒溫條件下進行的，就可以免去溫度變化引起的不確定度的分量，減少實驗測量環(huán)節(jié)，這時金屬夏比缺口常溫沖擊實驗的結果測量到的不確定度出現(xiàn)影響的因素則可以相應的減少范圍，就是實驗樣品的形狀和大小、實驗設備、缺口處底部光潔程度。

3 不確定度分量的評定分析

3.1 實驗樣品和大小引起的相對標準的不確定度

在試樣樣品的選擇上，要根據(jù)國際標準進行相應的選擇，選擇出標準形狀和大小的實驗樣品，也就是為10*10*10基本單位為毫米，并且中間帶為2毫米的V型缺口的實驗樣品。在此要注意，試驗樣品缺口處的橫截面積的大小直接進影響著試樣過程中的誤差，缺口大的尺寸公差相應的A的偏差分散性就會偏大。缺口處凈面積可以表示樣品缺口處寬度與缺口底下厚度的成績，標準的GB/T229-1994中相應的規(guī)定，缺口處的寬度誤差為正負其數(shù)值的百分之五，可以直接設定測量值在該誤差區(qū)間內的概率分布為是均勻的分布，并且K的數(shù)值為根號三，所以在此缺口寬度能夠確定的不確定度為0.5除以根號三為0.00289。同時樣品缺口厚度的最大相對允差為正負其數(shù)值的百分之零點六二五，同時K的取值也是為根號三，則相應的缺口底部厚度能夠引起的不確定度為0.5%除以根號三為0.0036。綜上所述，實驗樣品缺口處凈面積所引起的相對標準不確定度為上述兩不確定度分量的平方和再求根得出0.00462。

3.2 缺口底部光潔程度引起的相對標準的不確定度

在實驗過程中，實驗樣品缺口底部的光潔程度的大小實驗結果是有一定影響的，如果缺口底部的光潔程度較低則相應的會使缺口底部吸收的功較低，相反的則較高，但是在國際上對該缺口底部光潔度的規(guī)定中，都是以缺口沒有瑕疵，沒有與缺口軸線相平行的劃痕為標準的，而沒有對其做出相應具體的定量指標。在GB/T229-1994中也有相關的規(guī)定，該處的光潔程度一定要小于1.6微米，在本實驗中，只要求實驗樣品缺口底部光滑即可，所以在此次實驗中，由實驗樣品底部光潔程度引起的不確定度則可以省略不計。

3.3 由實驗設備引起的相對標準的不確定度

在實驗過程中，實驗設備因素也是引起不確定度的重要環(huán)節(jié)，其中實驗設備的影響因素主要包括標尺刻度的精度、標準測力儀、實驗人員讀取沖擊實驗機的顯示值和擺錘定打時被動指針的回零差。

標尺刻度的精度對標準不確定度的影響是不可忽略，本次實驗選用的實驗設備為JB-30A型沖擊實驗機，量程為300J，則就會有一定的相對誤差，通過信息查證，能量不大于30J的范圍內該誤差是不可忽略的，并且通過分析可以得到在百分之十到百分之九十的范圍內使用的最大相對誤差為0.2%，也就是顯示值出現(xiàn)在正負為0.2%的范圍內概率都是相等的，而沒有在該范圍內則概率為零。因為在此k的數(shù)值為根號三，則相應引起的標準不確定度為2%除以根號三得出為0.00115。

標準測力儀的利用對不確定度的影響也是不可忽略的，而沖擊試驗機是通過0.3級標準側力進行校準的，則不確定度為0.3%，又因為其置信因子為2，則可以計算出相對標準不確定度為0.3%除以2得出為0.0015。

實驗人員在讀取設備顯示數(shù)據(jù)時會產(chǎn)生一定的誤差，根據(jù)以往的實驗內容一般選取誤差為0.00202，由于讀書產(chǎn)生的誤差在一定范圍內都是等概率的，而在范圍外相應的概率則為零，又呈矩形分布，所以可得標準不確定度為以選取誤差值除根號三得出為0.00117。

計算由擺錘定大時被動指針的回零差引起的相對標準不確定度，首先要計算出該量程的相對誤差。根據(jù)GB/T229-1994相關規(guī)定，回零差不能超過最小分度值的四分之一，而此次試驗設備，量程為300J，通過計算可得量程相對誤差為0.16%，由可看成矩形分布，則相對標準不確定度為相對誤差0.16%除以根號三得出為0.000924。

綜上所述，通過上述各個因素引起的不確定度的平方和再求根，則相應的計算出由實驗設備引起的相對標準的不確定度為0.00241。

3.4 檢測實驗樣品大小的最小分度值引起的相對標準不確定度

根據(jù)GB/T229-1994相關規(guī)定，檢測實驗樣品大小的測量工具最小分度值要小于0.02毫米，則本實驗則相應的選取游標卡尺的規(guī)格為：最小分度值0.02毫米、最大刻度值20厘米。則相應的可以計算出標準不確定度，通過最小分度值除以最大刻度值再得出不確定度為0.0001。

4 實驗過程標準的不確定度

通過上述分析計算可以得到各個能夠引起標準不確定度的實驗環(huán)節(jié)的標準不確定度的數(shù)值，而實驗過程的標準不確定度的計算則是相應的將上述不確定度的平方和再求根，計算得出為0.00519。而本次實驗沖擊吸收的功為198J，則可以計算出本次實驗的標準不確定度為198*0.00519為1.0J。

擴展不確定度為實驗過程標準不確定度與所選包含因子K的乘積，本實驗選取K=2，所以擴展不確定度為2.0J。

5 不確定度評定

在本次檢測實驗中，相對擴展不確定度為2.0J，包含因子K為2，則該樣品的沖擊測定結果就可以相應的表示出來。

參考文獻

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