金屬材料室溫拉伸試驗的不確定度評定

楊旭 張媛(中國石油烏魯木齊石油化工總廠設備檢驗檢測院, 新疆 烏魯木齊 830000)

金屬材料室溫拉伸試驗的不確定度評定

楊旭 張媛(中國石油烏魯木齊石油化工總廠設備檢驗檢測院, 新疆 烏魯木齊 830000)

按金屬室溫材料拉伸試驗的基本要求，對金屬碳鋼材料的力學性能進行了拉伸試驗并進行了不確定度評定，該評價區間有助于了解該材料特性。該方法對金屬材料拉伸試驗的不確定度評定有一定參考價值。符合“當不確定度與檢測結果的有效性或應用有關，或客戶的指定中有要求，或當不確定度影響到對規范限度的符合性時，檢測報告中還需要包括有關不確定度的信息”，即:GB／T1 5481--2000idt IS0／IEC 17025：1999《檢測和校準實驗室能力的通用要求》，為此，測量不確定度的評定與表示對于儀器校準與使用者具有了更高的參考意義，也得到了從事理化檢驗檢測機構的高度重視。

不確定度評定；金屬室溫拉伸試驗

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

按照GB／T 228.1—2010的要求，對碳鋼材料標準試樣(其抗拉強度Rm =650MPa，斷后伸長率 A=20%)進行了檢測不確定度的評定。由測量結果給出的被測量估計值的可能誤差的度量。如當被測量服從正態分布，若置信概率為95%時，被測量估計值可能的極限誤差是1.96δ

1 測量方法及數學模型

1.1 測量方法

按照最新GB／T 228.1—2010的要求 ，用WEW-600型電子萬能拉伸試驗機將劃有標距(L。=50mm)的φ10mm帶光面棒材試樣拉斷 ，測量拉伸過程中的、抗拉強度 Rm、屈服強度Rel 、以及斷后伸長率A。

1.2 數學模型

(1)抗拉強度 Rm= F /S0

(2)斷后伸長率 A =(Lu— Lo)/Lo

(3)屈服強度由儀器曲線圖表示。

2 測量不確定度的主要來源

2.1 最大載荷F測量的不確定度

最大載荷測量的不確定度取決于試驗機的最小精度以及質量技術監督局的計量檢定的結果，將2者結合測定出不確定度。

2.2 斷后標距Lu和原始標距Lo測量的不確定度

斷后標距和原始標距測量的不確定度主要來源于 ：①原始標距的誤差；②游標卡尺的測量精度；③人員讀數的誤差；④移位法測量斷后伸長率的引入。

2.3 其它不確定度的來源

除上述的不確定外 ，還有數值修約引入的不確定度、環境溫度引入的不確定度和選定方法中的應變速率引入的不確定度。

3 標準不確定度的評定步驟

①確定被測量和測量方法。②建立被測量與輸入量關系的數學模型。③確定一類方法評估各個輸入量的不確定度U。④計算并報告不確定度。

4 不確定度的來源

(1)試驗機精度測量引入的不確定度

由于拉伸試驗所用的試驗機精度要求為1級 ，其示值誤差< ±1.0%，計量范圍誤差< ±1.0%，因此 ，試驗機力值的相對標準不確定度為urel=0.02/√3=0.0116

(2)原始標距引入的不確定度。按規定，原始標距誤差應< ±0.5%，由此產生的相對標準不確定度為ul0=0.0116/50=0.02%

(3)斷后標距引入的標準不確定度。 按規定，斷后標距誤差應< ±0.5%(多次試驗取最小值)，置信因子為2，由此引入的相對標準不確定度為ulu=0.1305/√2=0.092%

(4)最大力測量的不確定度。最大力測量的不確定度由不確定度來源1為主。主要是實驗儀器的精度。其最大力值不確定度表示由多次試驗計算而來。

ulf=S/√5=0.39/√5=0.195%

(5)數值修約引入的不確定度。根據JJF1059.1-2012對數值修約的參考，由數值修約引入的標準不確定度為 0．29個修約單位 。

5 說明與討論

不確定度與誤差有區別，也有聯系。JJF1059.1-2012給出的測量不確定度的定義是：“表征合理地賦予被測量之值的分散性，與測量結果相聯系的參數”，即描述了測量結果正確性的可疑程度或不肯定程度。客觀的說，測量的水平和質量用“測量不確定度”來評價。不確定度越小，則測量結果的可疑程度越小，可信程度越大，測量結果的質量越高，水平越高，其使用價值越高，反之亦然。

[1]王承中.測量不確定度基本原理和評定方法及在材料檢測中的評定實例[J].理化檢驗一物理分冊，2013,49(756-758).

[2]李曉東,等.測量不確定度的相關概念及評定方法探討[J].理化檢驗一物理分冊，2002,38(11)：510-513.

[3]測量不確定度評定與表示[S].JJF1059.1-2012.

楊旭(1984-),男，漢，河南鄭州人，主要從事設備理化檢驗工作。