測量不確定度在鋼材力學(xué)性能檢驗中的應(yīng)用

王瑤

河南安陽鋼鐵集團有限責任公司 河南安陽 455004

人們越來越認識到測量值統(tǒng)一和全面地描述各項測量結(jié)果的重要性。測量的不確定性解決了許多問題。經(jīng)過幾十年的改進和完善，世界各地科學(xué)家的不懈努力，不確定性的概念和理論得到了系統(tǒng)和完善，并在世界范圍內(nèi)得到廣泛接受。

1 慨況

在檢驗鋼材中，測量的不確定度是測量質(zhì)量可能產(chǎn)生的誤差的測量和定量參數(shù)。必須通過不確定度措施評估質(zhì)量，以繼續(xù)技術(shù)交流和發(fā)展國際貿(mào)易。它使各國能夠比較各項測量結(jié)果。為了統(tǒng)一質(zhì)量評估，前聯(lián)合國統(tǒng)計研究所的統(tǒng)計人員埃森哈特在其為“設(shè)備校準系統(tǒng)的精度和精度估計”的研究中提出了一個不確定度概念。1970年代，不確定度的定量表示方式發(fā)生了變化，而聯(lián)邦統(tǒng)計局則研究并推出了MAP方案。探討了測量不確定度評定中存在的問題[1]。

2 在鋼材力學(xué)性能檢驗中測量不確定度應(yīng)用的必要性

（1）不確定度測量對于鋼表面檢驗是必要的。在鋼材質(zhì)量檢驗過程中，產(chǎn)品尺寸是一個非常重要的檢驗環(huán)節(jié)。例如，長度、外徑、橢圓和壁厚是檢驗鋼產(chǎn)品形狀的重要指標。檢查鋼筋產(chǎn)品形狀時，應(yīng)檢查鋼筋的橫向高度、內(nèi)徑、固定長度、間距和縱向高度的測量不確定性。長度和直徑是控制圓鋼產(chǎn)品形狀的主要指標。同時，在驗證鋼筋產(chǎn)品形狀時，產(chǎn)品寬度、長度和厚度由測量不確定性控制。測量長度值時，必須專注于測量兩點之間的距離。不同產(chǎn)品的標準差別存在很大差異。合格產(chǎn)品必須確保指標在范圍內(nèi)，如果相應(yīng)的指標超出范圍，則可視為不合格。因此，在生產(chǎn)過程中測試產(chǎn)品測量的不確定性很對于產(chǎn)品來說十分重要，衡量質(zhì)量是決定產(chǎn)品質(zhì)量的一個因素[2]。因此，檢測鋼材的力學(xué)性能時，有必要對鋼材表面進行良好的測試。

（2）在鋼材力學(xué)性能試驗中需要應(yīng)用不確定度測量。拉伸試驗是測量鋼材力學(xué)性能的最重要方法。拉伸試驗不僅可以測量鋼材的抗拉強度和屈服強度，還可以測量鋼材斷裂后的伸長力、最大載荷能力和收縮率。在測量上述指標時，從過渡盤讀取指針，從而提高精度，但考慮到拉伸測試的當前狀態(tài)，通常使用傳感器技術(shù)讀取數(shù)據(jù)。讀取電壓時，不再需要讀取過多磁盤上的指針，而是通過數(shù)字讀取方法直接讀取。在這一過程中，數(shù)據(jù)不確定度可以大大減少，甚至可以忽略。

3 測量不確定度在鋼材力學(xué)性能檢驗中的應(yīng)用

（1）確定不確定度的來源。技術(shù)和信息的進步也提高了鋼材的性能和技術(shù)含量，測量的不確定度可能來自許多方面，例如測量過程中的環(huán)境影響、機械設(shè)備的故障，當然也可能來自無代表性的取樣。這要求檢測員合理地控制這些不確定性，這對于最終測量試驗結(jié)果具有重要意義，其重要性不容忽視或低估。同時，試驗人員的工作經(jīng)驗、工作態(tài)度和總體質(zhì)量也可能在檢測鋼材力學(xué)性能時影響不確定度度的大小。此外，相關(guān)檢測儀器故障或分辨率不足也有可能導(dǎo)致最終計算參數(shù)不準確，只有通過深入的分析和改善，從而將這些不確定性限制在合理范圍內(nèi)，以便提高檢測質(zhì)量[3]。

（2）創(chuàng)建有效的數(shù)學(xué)模型。數(shù)學(xué)建模還可以測量鋼材力學(xué)性能測量中不確定度的應(yīng)用價值，這需要控制輸入之間的功能關(guān)系，以確保數(shù)學(xué)模型的科學(xué)合理性。試驗本身-即使是為了確定鋼材的價值以及最終試驗的結(jié)果是否會影響鋼材的力學(xué)性能，因此在充分考慮到各種因素的情況下開發(fā)合理的數(shù)學(xué)模型也十分有必要。

（3）計算和擴展不確定度。建立數(shù)學(xué)模型后，對鋼材進行了進一步計算，并對相應(yīng)構(gòu)件的不確定性進行綜合分析。這需要根據(jù)每個構(gòu)件的特性進行精確的評估和計算，合理選擇計算方法。此外，不確定度可能會適當拓展，因為在鋼材力學(xué)性能測試中，通常需要通過在一定程度上對不確定度的擴展，從而提高最終結(jié)果的質(zhì)量。

4 測量不確定度在鋼材力學(xué)性能分析

（1）測量的結(jié)果。如若檢驗結(jié)果表明爐內(nèi)可能存在混合物，那么就表明鋼的化學(xué)成分不均勻。同時，測量的不確定度也與產(chǎn)品規(guī)格密切相關(guān)。例如，產(chǎn)品規(guī)格越大，相關(guān)測量的不確定性就越大。由此可見，鋼材力學(xué)性能檢測結(jié)果與產(chǎn)品尺寸是否規(guī)范密切相關(guān)。即使對于同一批鋼材，測量不確定度的最終評估結(jié)果也可能因規(guī)格的大小而不同。

（2）在鋼材的力學(xué)性能測試過程中，其他因素也可能受到不確定度的影響。應(yīng)對這些因素進行評估和分析，以考慮到評價結(jié)果的差異。一般來說，鋼材力學(xué)性能主要通過改變速率進行測試，但也在標準允許的范圍內(nèi)進行測試。試驗的最終結(jié)果表明，在一定的情況下，強度對鋼材性能沒有重大影響，但其他因素對性能的影響會更大。

評估結(jié)果的應(yīng)用。在檢測鋼材的力學(xué)性能時應(yīng)充分利用最終評價結(jié)果。一般來說，基于不確定度測量的力學(xué)性能測試的最終結(jié)果主要應(yīng)用于產(chǎn)品質(zhì)量評價。只有這樣，產(chǎn)品質(zhì)量才能滿足生產(chǎn)和經(jīng)營需要，最大限度地滿足工業(yè)發(fā)展需要。例如，我們選擇了一兩個測試組來評估鋼材的性能，并在統(tǒng)一條件下控制它。因此，就要對不同鋼材測量的不確定性進行評估。當然，最終評估的結(jié)果也存在差異，這可能是由于鋼本材身的隨機性質(zhì)造成的[4]。

5 結(jié)語

鑒于這些發(fā)展，由于科學(xué)和信息技術(shù)的進步，鋼鐵產(chǎn)品的性能越來越重要，導(dǎo)致對測試方法的需求增加。鋼材力學(xué)性能需要用高效的技術(shù)手段進行測試。不確定度是一種常用的技術(shù)工具，用于測量鋼材的性能并提高最終結(jié)果的可參考性。最終結(jié)果取決于測試結(jié)果，在測試過程中就需要對各種因素進行更深入的分析。