橋梁支座用聚四氟乙烯滑板球壓痕硬度測試不確定度的評定

衡水中鐵建工程橡膠有限責任公司 河北 衡水 053000

正文：

1.試驗方案設計

1.1 試驗原理

球壓痕硬度，是以規定直徑的鋼球，在試驗負荷作用下，垂直壓入試樣表面，保持一定時間后單位壓痕面積上所承受的壓力。

1.2 試樣制備及方法

本文選用[1]聚四氟乙烯滑板，按照[2]方法進行試樣制備及試驗。試驗前對試樣進行狀態調節，按照[3]標準環境進行。試驗時，測量點中心與試樣邊緣距離及各測量點中心之間距離均不小于10mm，根據《鐵路橋梁盆式支座》（TB/T2331-2013）標準規定試驗力選用132N，持荷時間為60S，測量10次記錄測試結果。

1.3 試驗結果

通過試驗，結果見表1。

表1 聚四氟乙烯滑板球壓痕硬度檢測結果

2 建立數學模型

由(GB/T 3398.1-2008）標準9.2可知：球壓痕硬度按式（1）計算：

式中：HB——球壓痕硬度值，N/mm2；

Fm——壓痕器上的負荷，取值132N；

h——機架變形修正后的壓入深度，mm；

d——鋼球的直徑，5mm；

hr——壓入的折合深度，0.25mm。

3 標準不確定度分量及其評定

3.1 重復性測量及試樣均勻性引入的不確定度分量

按照貝塞爾公式計算球壓痕硬度的標準偏差為：

其測量結果的標準不確定度為：

由此，重復性測量及試樣均勻性引入的相對標準不確定度為：

3.2 球壓痕硬度計示值精度引入的不確定度分量[4]

根據XQY-961型塑料球壓痕硬度儀使用說明書中技術參數可知，該硬度計示值精度為4%，按照均勻分布，置信因子為，則使用該設備測量球壓痕硬度時由示值精度引入的相對標準不確定度為：

3.3 鋼球直徑引入的不確定度分量

標準（GB/T 3398.1-2008）對試驗儀器要求做了規定，其中鋼球直徑d為5.0mm，允許偏差為±0.05mm，則該儀器鋼球直徑的可能值區間半寬度為0.05mm，認為均勻分布，置信因子為，則鋼球直徑引入的相對標準不確定度為：

4 合成標準不確定度

以上各分量之間彼此獨立，對其分量進行合成得到的相對合成標準不確定度為：

5 擴展標準不確定度

當置信概率為95%時，包含因子k=2，則球壓痕硬度的相對擴展不確定度為：

絕對擴展不確定度為：

所以，本例試驗測試結果可表示如下：

6 結果討論

相對標準不確定匯總如表2，由表2可以看出，影響不確定度的主要因素是球壓痕硬度計示值精度引入的不確定度，其次是數值修約和重復性測量及試樣均勻性引入的不確定度，鋼球直徑和球壓痕硬度計壓痕深度引入的不確定度較小。作為一個標準試驗室，能準確的對測量不確定度進行分析與評定，有利于提高試驗結果的綜合可靠性。在實際試驗操作時，還需從人、機、料、法、環等各個方面進行綜合全面考慮。

表2 相對標準不確定度