金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)的不確定度評(píng)定

楊旭 張媛(中國(guó)石油烏魯木齊石油化工總廠設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院, 新疆 烏魯木齊 830000)

金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)的不確定度評(píng)定

楊旭 張媛(中國(guó)石油烏魯木齊石油化工總廠設(shè)備檢驗(yàn)檢測(cè)院, 新疆 烏魯木齊 830000)

按金屬室溫材料拉伸試驗(yàn)的基本要求，對(duì)金屬碳鋼材料的力學(xué)性能進(jìn)行了拉伸試驗(yàn)并進(jìn)行了不確定度評(píng)定，該評(píng)價(jià)區(qū)間有助于了解該材料特性。該方法對(duì)金屬材料拉伸試驗(yàn)的不確定度評(píng)定有一定參考價(jià)值。符合“當(dāng)不確定度與檢測(cè)結(jié)果的有效性或應(yīng)用有關(guān)，或客戶的指定中有要求，或當(dāng)不確定度影響到對(duì)規(guī)范限度的符合性時(shí)，檢測(cè)報(bào)告中還需要包括有關(guān)不確定度的信息”，即:GB／T1 5481--2000idt IS0／IEC 17025：1999《檢測(cè)和校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能力的通用要求》，為此，測(cè)量不確定度的評(píng)定與表示對(duì)于儀器校準(zhǔn)與使用者具有了更高的參考意義，也得到了從事理化檢驗(yàn)檢測(cè)機(jī)構(gòu)的高度重視。

不確定度評(píng)定；金屬室溫拉伸試驗(yàn)

在日常材料檢驗(yàn)中，金屬材料的力學(xué)性能試驗(yàn)與材料成分光譜分析同樣重要。金屬拉伸試驗(yàn)可以直觀的表現(xiàn)出金屬材料其物理抗拉性能的好與壞，直觀易懂，被業(yè)界廣泛采納。

按照GB／T 228.1—2010的要求，對(duì)碳鋼材料標(biāo)準(zhǔn)試樣(其抗拉強(qiáng)度Rm =650MPa，斷后伸長(zhǎng)率 A=20%)進(jìn)行了檢測(cè)不確定度的評(píng)定。由測(cè)量結(jié)果給出的被測(cè)量估計(jì)值的可能誤差的度量。如當(dāng)被測(cè)量服從正態(tài)分布，若置信概率為95%時(shí)，被測(cè)量估計(jì)值可能的極限誤差是1.96δ

1 測(cè)量方法及數(shù)學(xué)模型

1.1 測(cè)量方法

按照最新GB／T 228.1—2010的要求 ，用WEW-600型電子萬(wàn)能拉伸試驗(yàn)機(jī)將劃有標(biāo)距(L。=50mm)的φ10mm帶光面棒材試樣拉斷 ，測(cè)量拉伸過(guò)程中的、抗拉強(qiáng)度 Rm、屈服強(qiáng)度Rel 、以及斷后伸長(zhǎng)率A。

1.2 數(shù)學(xué)模型

(1)抗拉強(qiáng)度 Rm= F /S0

(2)斷后伸長(zhǎng)率 A =(Lu— Lo)/Lo

(3)屈服強(qiáng)度由儀器曲線圖表示。

2 測(cè)量不確定度的主要來(lái)源

2.1 最大載荷F測(cè)量的不確定度

最大載荷測(cè)量的不確定度取決于試驗(yàn)機(jī)的最小精度以及質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局的計(jì)量檢定的結(jié)果，將2者結(jié)合測(cè)定出不確定度。

2.2 斷后標(biāo)距Lu和原始標(biāo)距Lo測(cè)量的不確定度

斷后標(biāo)距和原始標(biāo)距測(cè)量的不確定度主要來(lái)源于 ：①原始標(biāo)距的誤差；②游標(biāo)卡尺的測(cè)量精度；③人員讀數(shù)的誤差；④移位法測(cè)量斷后伸長(zhǎng)率的引入。

2.3 其它不確定度的來(lái)源

除上述的不確定外 ，還有數(shù)值修約引入的不確定度、環(huán)境溫度引入的不確定度和選定方法中的應(yīng)變速率引入的不確定度。

3 標(biāo)準(zhǔn)不確定度的評(píng)定步驟

①確定被測(cè)量和測(cè)量方法。②建立被測(cè)量與輸入量關(guān)系的數(shù)學(xué)模型。③確定一類方法評(píng)估各個(gè)輸入量的不確定度U。④計(jì)算并報(bào)告不確定度。

4 不確定度的來(lái)源

(1)試驗(yàn)機(jī)精度測(cè)量引入的不確定度

由于拉伸試驗(yàn)所用的試驗(yàn)機(jī)精度要求為1級(jí) ，其示值誤差< ±1.0%，計(jì)量范圍誤差< ±1.0%，因此 ，試驗(yàn)機(jī)力值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為urel=0.02/√3=0.0116

(2)原始標(biāo)距引入的不確定度。按規(guī)定，原始標(biāo)距誤差應(yīng)< ±0.5%，由此產(chǎn)生的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為ul0=0.0116/50=0.02%

(3)斷后標(biāo)距引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度。 按規(guī)定，斷后標(biāo)距誤差應(yīng)< ±0.5%(多次試驗(yàn)取最小值)，置信因子為2，由此引入的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為ulu=0.1305/√2=0.092%

(4)最大力測(cè)量的不確定度。最大力測(cè)量的不確定度由不確定度來(lái)源1為主。主要是實(shí)驗(yàn)儀器的精度。其最大力值不確定度表示由多次試驗(yàn)計(jì)算而來(lái)。

ulf=S/√5=0.39/√5=0.195%

(5)數(shù)值修約引入的不確定度。根據(jù)JJF1059.1-2012對(duì)數(shù)值修約的參考，由數(shù)值修約引入的標(biāo)準(zhǔn)不確定度為 0．29個(gè)修約單位 。

5 說(shuō)明與討論

不確定度與誤差有區(qū)別，也有聯(lián)系。JJF1059.1-2012給出的測(cè)量不確定度的定義是：“表征合理地賦予被測(cè)量之值的分散性，與測(cè)量結(jié)果相聯(lián)系的參數(shù)”，即描述了測(cè)量結(jié)果正確性的可疑程度或不肯定程度。客觀的說(shuō)，測(cè)量的水平和質(zhì)量用“測(cè)量不確定度”來(lái)評(píng)價(jià)。不確定度越小，則測(cè)量結(jié)果的可疑程度越小，可信程度越大，測(cè)量結(jié)果的質(zhì)量越高，水平越高，其使用價(jià)值越高，反之亦然。

[1]王承中.測(cè)量不確定度基本原理和評(píng)定方法及在材料檢測(cè)中的評(píng)定實(shí)例[J].理化檢驗(yàn)一物理分冊(cè)，2013,49(756-758).

[2]李曉東,等.測(cè)量不確定度的相關(guān)概念及評(píng)定方法探討[J].理化檢驗(yàn)一物理分冊(cè)，2002,38(11)：510-513.

[3]測(cè)量不確定度評(píng)定與表示[S].JJF1059.1-2012.

楊旭(1984-),男，漢，河南鄭州人，主要從事設(shè)備理化檢驗(yàn)工作。