拉伸試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果不確定評(píng)定

1、拉伸試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果不確定度評(píng)定1.過(guò)程概述：1.1方法及評(píng)定依據(jù)JJF1059-1999測(cè)量不確定度評(píng)定與表示JJG139-1999拉力、壓力和萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)機(jī)定規(guī)程GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸試驗(yàn)方法JJF1103-2003萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)評(píng)定1.2 環(huán)境條件試驗(yàn)溫度為18，濕度40%。1.3 檢測(cè)程序金屬材料的室溫拉伸試驗(yàn)抗拉強(qiáng)度檢測(cè)時(shí)，首先根據(jù)試樣橫截面的種類不同測(cè)量厚度、寬度，計(jì)算截面積S0；然后用WAW-1000C微機(jī)控制電液伺服液壓萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)以規(guī)定速率施加拉力，直至試樣斷裂。在同一試驗(yàn)條件下，試驗(yàn)共進(jìn)行10次。2 拉伸試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果不確定度的評(píng)定 評(píng)定Q235鋼材以

2、三個(gè)試樣平均結(jié)果的抗拉強(qiáng)度和塑性指標(biāo)的不確定度 使用10個(gè)試樣，得到測(cè)量結(jié)果見(jiàn)下表1。 實(shí)驗(yàn)室標(biāo)準(zhǔn)偏差按貝塞爾公式計(jì)算式中：表1 重復(fù)性試驗(yàn)測(cè)量結(jié)果編號(hào)試樣尺寸上屈服強(qiáng)度ReHMPa抗拉強(qiáng)度RmMPa規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度RP0.2MPa斷后伸長(zhǎng)長(zhǎng)度mm斷后伸長(zhǎng)率A%斷面收縮率Z%ab119.0010.1026047526015.503151.5219.109.8925947225816.3232.550.5319.1010.2025546825615.2030.0051.00419.2010.0025947725916.0032.0049.50519.0010.2025947026015.5031

3、.0050.50619.0010.0026247026115.2030.5051.00719.0010.1026047025915.3030.553.00819.0010.0026247026315.2030.5051.50919.0010.1226247526215.3832.5052.501019.1010.2826347426316.3830.0051.00平均值260.1472.1260.115.59831.0551.20標(biāo)準(zhǔn)差Sj2.3312.9612.2340.9561.005相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)偏差0.896%0.627%0.859%3.079%1.964%2.1抗拉強(qiáng)度不確定度評(píng)定 數(shù)學(xué)模

4、型 Rm=Fm/So rel(Rm)= 式中：Rm抗拉強(qiáng)度Fm最大力S0原始橫截面積rep重復(fù)性 Rmv拉伸速率對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響2.1.1 A類不確定度分項(xiàng)rel（rep）的評(píng)定本例評(píng)定三個(gè)試樣測(cè)量平均值的不確定度，故應(yīng)除以。 rel（rep）=0.362%最大力Fm的B類相對(duì)不確定度分項(xiàng)rel（Fm）的評(píng)定（1）試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)示值誤差帶來(lái)的不確定度rel（F1）萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)為1.0級(jí)，其示值誤差為±1.0%，按均勻分布考慮K=則：rel（F1）=（2）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rep（F2）使用0.3級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行鑒定，JJG144-1992中給出了R=0.3%。則其相

5、對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： rel（F2）=（3）計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urep（F3）根據(jù)JJF-2003計(jì)量技術(shù)規(guī)范中給出，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所引入的B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.2%。 rel（F3）=0.2%（4）最大力的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)rel（Fm）rel（Fm）=0.620%2.1.3原始橫截面積S0 的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)rel（S0）的評(píng)定：根據(jù)GB/T228-2002 標(biāo)準(zhǔn)中，測(cè)量原始橫截面積時(shí)，測(cè)量每個(gè)尺寸應(yīng)準(zhǔn)確到±0.5%。 S0 =ab =+(1) 測(cè)量寬度a引入的不確定度(2) 測(cè)量厚度b引入的不確定度則 =+0.578%拉伸速率影響帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)

6、不確定度分項(xiàng)試驗(yàn)得出，在拉伸速率變化范圍抗拉強(qiáng)度相差10MPa，所以拉伸速率對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響為±5MPa，按均勻分布考慮：（Rmv）=rel（Rmv）=2.1.5抗拉強(qiáng)度的相對(duì)合成不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)不確定度來(lái)源相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel（rep）測(cè)量重復(fù)性0.362%rel（Fm）最大力0.620%試樣原始面積0.578%rel（Rmv）拉伸速率0.611%crel(Rm)= 1.106%抗拉強(qiáng)度的相對(duì)擴(kuò)展不確定度取包含概率p=95%，按K2Urel(Rm)k·crel(Rm)Urel(Rm)2·1.106%2.212%2.2上屈服強(qiáng)度不確定度評(píng)定數(shù)學(xué)模型 Rm

7、=FeH/S0 rel(REh)= 式中：REh上屈服強(qiáng)度FEh上屈服力S0原始橫截面積rep重復(fù)性RmHv拉伸速率對(duì)上屈服強(qiáng)度的影響2.2.1 A類不確定度分項(xiàng)rel（rep）的評(píng)定本例評(píng)定三個(gè)試樣測(cè)量平均值的不確定度，故應(yīng)除以。 rel（rep）=0.517%上屈服力FEh的B類相對(duì)不確定度分項(xiàng)rel（FEh）的評(píng)定（1）試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)示值誤差帶來(lái)的不確定度rel（FEh1）萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)為1.0級(jí)，其示值誤差為±1.0%，按均勻分布考慮K=則：rel（F1）=（2）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rep（FEh2）使用0.3級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行鑒定，JJG144-1992中給出了

8、R=0.3%。則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： rel（F2）=（3）計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urep（FEh3）根據(jù)JJF-2003計(jì)量技術(shù)規(guī)范中給出，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所引入的B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.2%。 rel（FEh3）=0.2%（4）最大力的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)rel（FeHm）rel（FeHm）=0.620%2.2.3原始橫截面積S0 的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)rel（S0）的評(píng)定：根據(jù)GB/T228-2002 標(biāo)準(zhǔn)中，測(cè)量原始橫截面積時(shí)，測(cè)量每個(gè)尺寸應(yīng)準(zhǔn)確到±0.5%。 S0 =ab =+(1)測(cè)量寬度a引入的不確定度(2)測(cè)量厚度b引入的不確定度則 =+0.5

9、78%2.2.4拉伸速率影響帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)試驗(yàn)得出，在拉伸速率變化范圍抗拉強(qiáng)度相差10MPa，所以拉伸速率對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響為±5MPa，按均勻分布考慮：（ReHv）=rel（ReHv）=2.2.5上屈服強(qiáng)度的相對(duì)合成不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)不確定度來(lái)源相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel（rep）測(cè)量重復(fù)性0.517%rel（FeH）最大力0.620%試樣原始面積0.578%rel（ReHv）拉伸速率0.611% rel(REh)= 1.166%上屈服強(qiáng)度的相對(duì)擴(kuò)展不確定度取包含概率p=95%，按K2Urel(ReH)k·crel(ReH)Urel(ReH)2·1.

10、166%2.332%2.3規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度不確定度評(píng)定數(shù)學(xué)模型 Rp0.2=Fp0.2/S0 rel(Rp0.2)= 式中：Rp0.2規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度Fp0.2規(guī)定塑性延伸力S0原始橫截面積rep重復(fù)性Rp0.2Hv拉伸速率對(duì)上屈服強(qiáng)度的影響2.3.1 A類不確定度分項(xiàng)rel（rep）的評(píng)定本例評(píng)定三個(gè)試樣測(cè)量平均值的不確定度，故應(yīng)除以。 rel（rep）=0.496%2.3.2規(guī)定塑性延伸力Fp0.2的B類相對(duì)不確定度分項(xiàng)rel（Fp0.2）的評(píng)定（1）試驗(yàn)機(jī)測(cè)力系統(tǒng)示值誤差帶來(lái)的不確定度rel（Fp0.21）萬(wàn)能試驗(yàn)機(jī)為1.0級(jí)，其示值誤差為±1.0%，按均勻分布考慮K=則：re

11、l（F1）=（2）標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rep（Fp0.22）使用0.3級(jí)的標(biāo)準(zhǔn)測(cè)力儀對(duì)試驗(yàn)機(jī)進(jìn)行鑒定，JJG144-1992中給出了R=0.3%。則其相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為： rel（F2）=（3）計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度urep（Fp0.23）根據(jù)JJF-2003計(jì)量技術(shù)規(guī)范中給出，計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所引入的B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度為0.2%。 rel（Fp0.23）=0.2%（4）引伸計(jì)帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel（Fp0.24）規(guī)定塑性延伸力是按如下方法得到的：在力延伸曲線圖上，劃一條與曲線的彈性直線段部分平行，且在延伸軸上與此直線的距離等效于規(guī)定塑性延伸率0.2%。 此

12、平行線與曲線的交截點(diǎn)給出相應(yīng)于所求規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度的力。由于無(wú)法得到力延伸曲線的數(shù)學(xué)表達(dá)式，我們不能準(zhǔn)確地得到引伸計(jì)測(cè)量應(yīng)變的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel（L）與力值的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel (Fp0.2)之間的關(guān)系。為得到兩者之間的近似關(guān)系，通過(guò)交截點(diǎn)與曲線作切線，與延伸軸的交角為a。則引伸計(jì)測(cè)量應(yīng)變的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel（L） 與引伸計(jì)對(duì)力值帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel (Fp0.2) 近似符合下式：rel (Fp0.2)=1級(jí)引伸計(jì)的相對(duì)誤差為勻分布考慮。rel（Fp0.24）=在實(shí)際操作中 角與坐標(biāo)軸的比例有關(guān)，本例中在交截點(diǎn)則rel（Fp0.24）rel（L）規(guī)定塑性延伸力的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確

13、定度分項(xiàng)rel（F0.2）rel（Fp0.2）=0.620%2.3.3原始橫截面積S0 的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)rel（S0）的評(píng)定：根據(jù)GB/T228-2002 標(biāo)準(zhǔn)中，測(cè)量原始橫截面積時(shí)，測(cè)量每個(gè)尺寸應(yīng)準(zhǔn)確到±0.5%。 S0 =ab =+(1)測(cè)量寬度a引入的不確定度(2)測(cè)量厚度b引入的不確定度則 =+0.578%2.3.4拉伸速率影響帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)試驗(yàn)得出，在拉伸速率變化范圍抗拉強(qiáng)度相差10MPa，所以拉伸速率對(duì)抗拉強(qiáng)度的影響為±5MPa，按均勻分布考慮：（Rp0.2v）=rel（Rp0.2v）=2.3.5規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度的相對(duì)合成不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度分

14、項(xiàng)不確定度來(lái)源相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度rel（rep）測(cè)量重復(fù)性0.496%rel（Fp0.2）規(guī)定塑性延伸力0.620%試樣原始面積0.578%rel（Rp0.2v）拉伸速率0.611% rel(Rp)= 1.157%2.3.6規(guī)定塑性延伸強(qiáng)度的相對(duì)擴(kuò)展不確定度取包含概率p=95%，按K2Urel(Rp)k·crel(Rp)Urel(Rp)2·1.157%2.314%2.4斷后伸長(zhǎng)率不確定度評(píng)定數(shù)學(xué)模型 A斷后伸長(zhǎng)率L0原始標(biāo)距Lu原始標(biāo)距斷后伸長(zhǎng)（LuL0）的測(cè)量精確到±0.25mm。在測(cè)定不確定度時(shí)公式表達(dá)為：與L0彼此不相關(guān)，則：rel(A)= 類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度

15、分項(xiàng)rel（rep）的評(píng)定本例評(píng)定三個(gè)試樣測(cè)量平均值的不確定度，故應(yīng)除以。 rel（rep）=1.778%原始標(biāo)距的B類相對(duì)不確定度分項(xiàng)rel（L0）的評(píng)定根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，原始標(biāo)距的標(biāo)記L 應(yīng)準(zhǔn)確到±1%。按均勻分布考慮，則：rel（L0）0.577%斷后伸長(zhǎng)的B類相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)rel（）的評(píng)定斷后伸長(zhǎng)（LuL0）的測(cè)量精確到±0.25mm。本試驗(yàn)平均伸長(zhǎng)為15.598，按均勻分布考慮k=，則：rel（）0.925% 數(shù)字修約帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)rel（off）斷后伸長(zhǎng)率的修約間隔0.5%。按均勻分布考慮，修約帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)：rel（off）0.465

16、% 2.4.5斷后伸長(zhǎng)率的相對(duì)合成不確定度標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)不確定度來(lái)源相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度平均值rel（rep）測(cè)量重復(fù)性1.778%31.05%rel（L0）試樣原始標(biāo)距0.577%50mm斷后伸長(zhǎng)0.925%15.598mmrel（off）修約0.465%相對(duì)合成不確定度：rel(A)= 2.137%斷后伸長(zhǎng)率的相對(duì)擴(kuò)展不確定度 取包含概率p=95%,按K2相對(duì)擴(kuò)展不確定度 2.5斷面收縮率不確定的評(píng)定數(shù)學(xué)模型 Z斷后伸長(zhǎng)率S0原始橫截面積Su斷后最小橫截面積公式中Su不獨(dú)立，與S0相關(guān)性顯著。近似按S0與Su相關(guān)系數(shù)為1考慮。符合下式關(guān)系： (Z)= 類標(biāo)準(zhǔn)不確定度（rep），故應(yīng)除以（re

17、p）= 原始橫截面積S0 的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)的評(píng)定：根據(jù)GB/T228-2002 標(biāo)準(zhǔn)中，測(cè)量原始橫截面積時(shí)，測(cè)量每個(gè)尺寸應(yīng)準(zhǔn)確到±0.5%。 S0 =ab =+(1)測(cè)量寬度a引入的不確定度(2)測(cè)量厚度b引入的不確定度則 =+0.578%試樣公稱面積190mm2斷裂后橫截面積的標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定斷裂后最小橫截面積的測(cè)定應(yīng)準(zhǔn)確到±2%，按均勻分布考慮： 根據(jù)計(jì)算斷后縮徑處最小直徑處橫截面積平均為100.7mm22.5.4數(shù)字修約帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)（off）根據(jù)GB/T228.1-2010金屬材料 第1部分：室溫拉伸試驗(yàn)方法，第22條中的規(guī)定，斷后伸長(zhǎng)率的修約間隔1%。按均勻分布考慮，修約帶來(lái)的相對(duì)標(biāo)準(zhǔn)不確定度分項(xiàng)：rel（off）0.289% 2