拉伸試驗測量結(jié)果不確定度評定

1、拉伸試驗測量結(jié)果不確定度評定1.過程概述：1.1方法及評定依據(jù)JJF1059-1999測量不確定度評定與表示JJG139-1999拉力、壓力和萬能試驗機機定規(guī)程GB/T228-2002金屬材料室溫拉伸試驗方法JJF1103-2003萬能試驗機計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)評定1.2 環(huán)境條件試驗溫度為18，濕度40%。1.3 檢測程序金屬材料的室溫拉伸試驗抗拉強度檢測時，首先根據(jù)試樣橫截面的種類不同測量厚度、寬度，計算截面積S0；然后用WAW-1000C微機控制電液伺服液壓萬能試驗機以規(guī)定速率施加拉力，直至試樣斷裂。在同一試驗條件下，試驗共進行10次。2 拉伸試驗測量結(jié)果不確定度的評定 評定Q235鋼材以

2、三個試樣平均結(jié)果的抗拉強度和塑性指標的不確定度 使用10個試樣，得到測量結(jié)果見下表1。 實驗室標準偏差按貝塞爾公式計算式中：表1 重復(fù)性試驗測量結(jié)果編號試樣尺寸上屈服強度ReHMPa抗拉強度RmMPa規(guī)定塑性延伸強度RP0.2MPa斷后伸長長度mm斷后伸長率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標準差Sj2.3312.9612.2340.9561.005相對標準偏差0.896%0.627%0.859%3.079%1.964%2.1抗拉強度不確定度評定 數(shù)學模

4、型 Rm=Fm/So rel(Rm)= 式中：Rm抗拉強度Fm最大力S0原始橫截面積rep重復(fù)性 Rmv拉伸速率對抗拉強度的影響2.1.1 A類不確定度分項rel（rep）的評定本例評定三個試樣測量平均值的不確定度，故應(yīng)除以。 rel（rep）=0.362%2.1.2最大力Fm的B類相對不確定度分項rel（Fm）的評定（1）試驗機測力系統(tǒng)示值誤差帶來的不確定度rel（F1）萬能試驗機為1.0級，其示值誤差為±1.0%，按均勻分布考慮K=則：rel（F1）=（2）標準測力儀的相對標準不確定度rep（F2）使用0.3級的標準測力儀對試驗機進行鑒定，JJG144-1992中給出了R=0.3

5、%。則其相對標準不確定度為： rel（F2）=（3）計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來的相對標準不確定度urep（F3）根據(jù)JJF-2003計量技術(shù)規(guī)范中給出，計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所引入的B類相對標準不確定度為0.2%。 rel（F3）=0.2%（4）最大力的相對標準不確定度分項rel（Fm）rel（Fm）=0.620%2.1.3原始橫截面積S0 的相對標準不確定度分項rel（S0）的評定：根據(jù)GB/T228-2002 標準中，測量原始橫截面積時，測量每個尺寸應(yīng)準確到±0.5%。 S0 =ab =+(1) 測量寬度a引入的不確定度(2) 測量厚度b引入的不確定度則 =+0.578%2.1.4拉伸速

6、率影響帶來的相對標準不確定度分項試驗得出，在拉伸速率變化范圍抗拉強度相差10MPa，所以拉伸速率對抗拉強度的影響為±5MPa，按均勻分布考慮：（Rmv）=rel（Rmv）=2.1.5抗拉強度的相對合成不確定度標準不確定度分項不確定度來源相對標準不確定度rel（rep）測量重復(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%2.1.6抗拉強度的相對擴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

7、強度不確定度評定數(shù)學模型 Rm=FeH/S0 rel(REh)= 式中：REh上屈服強度FEh上屈服力S0原始橫截面積rep重復(fù)性RmHv拉伸速率對上屈服強度的影響2.2.1 A類不確定度分項rel（rep）的評定本例評定三個試樣測量平均值的不確定度，故應(yīng)除以。 rel（rep）=0.517%2.2.2上屈服力FEh的B類相對不確定度分項rel（FEh）的評定（1）試驗機測力系統(tǒng)示值誤差帶來的不確定度rel（FEh1）萬能試驗機為1.0級，其示值誤差為±1.0%，按均勻分布考慮K=則：rel（F1）=（2）標準測力儀的相對標準不確定度rep（FEh2）使用0.3級的標準測力儀對試驗機

8、進行鑒定，JJG144-1992中給出了R=0.3%。則其相對標準不確定度為： rel（F2）=（3）計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來的相對標準不確定度urep（FEh3）根據(jù)JJF-2003計量技術(shù)規(guī)范中給出，計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所引入的B類相對標準不確定度為0.2%。 rel（FEh3）=0.2%（4）最大力的相對標準不確定度分項rel（FeHm）rel（FeHm）=0.620%2.2.3原始橫截面積S0 的相對標準不確定度分項rel（S0）的評定：根據(jù)GB/T228-2002 標準中，測量原始橫截面積時，測量每個尺寸應(yīng)準確到±0.5%。 S0 =ab =+(1)測量寬度a引入的不確定度(2

9、)測量厚度b引入的不確定度則 =+0.578%2.2.4拉伸速率影響帶來的相對標準不確定度分項試驗得出，在拉伸速率變化范圍抗拉強度相差10MPa，所以拉伸速率對抗拉強度的影響為±5MPa，按均勻分布考慮：（ReHv）=rel（ReHv）=2.2.5上屈服強度的相對合成不確定度標準不確定度分項不確定度來源相對標準不確定度rel（rep）測量重復(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%2.2.6上屈服強度的相對擴展不確定度取包含概率p=95%，按K2Urel(ReH)k·cr

10、el(ReH)Urel(ReH)2·1.166%2.332%2.3規(guī)定塑性延伸強度不確定度評定數(shù)學模型 Rp0.2=Fp0.2/S0 rel(Rp0.2)= 式中：Rp0.2規(guī)定塑性延伸強度Fp0.2規(guī)定塑性延伸力S0原始橫截面積rep重復(fù)性Rp0.2Hv拉伸速率對上屈服強度的影響2.3.1 A類不確定度分項rel（rep）的評定本例評定三個試樣測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類相對不確定度分項rel（Fp0.2）的評定（1）試驗機測力系統(tǒng)示值誤差帶來的不確定度rel（Fp0.21）萬能試驗機為1.0級，其示值誤差

11、為±1.0%，按均勻分布考慮K=則：rel（F1）=（2）標準測力儀的相對標準不確定度rep（Fp0.22）使用0.3級的標準測力儀對試驗機進行鑒定，JJG144-1992中給出了R=0.3%。則其相對標準不確定度為： rel（F2）=（3）計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)帶來的相對標準不確定度urep（Fp0.23）根據(jù)JJF-2003計量技術(shù)規(guī)范中給出，計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)所引入的B類相對標準不確定度為0.2%。 rel（Fp0.23）=0.2%（4）引伸計帶來的相對標準不確定度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

12、上與此直線的距離等效于規(guī)定塑性延伸率0.2%。 此平行線與曲線的交截點給出相應(yīng)于所求規(guī)定塑性延伸強度的力。由于無法得到力延伸曲線的數(shù)學表達式，我們不能準確地得到引伸計測量應(yīng)變的相對標準不確定度rel（L）與力值的相對標準不確定度rel (Fp0.2)之間的關(guān)系。為得到兩者之間的近似關(guān)系，通過交截點與曲線作切線，與延伸軸的交角為a。則引伸計測量應(yīng)變的相對標準不確定度rel（L） 與引伸計對力值帶來的相對標準不確定度rel (Fp0.2) 近似符合下式：rel (Fp0.2)=1級引伸計的相對誤差為勻分布考慮。rel（Fp0.24）=在實際操作中 角與坐標軸的比例有關(guān)，本例中在交截點則rel（Fp

13、0.24）rel（L）規(guī)定塑性延伸力的相對標準不確定度分項rel（F0.2）rel（Fp0.2）=0.620%2.3.3原始橫截面積S0 的相對標準不確定度分項rel（S0）的評定：根據(jù)GB/T228-2002 標準中，測量原始橫截面積時，測量每個尺寸應(yīng)準確到±0.5%。 S0 =ab =+(1)測量寬度a引入的不確定度(2)測量厚度b引入的不確定度則 =+0.578%2.3.4拉伸速率影響帶來的相對標準不確定度分項試驗得出，在拉伸速率變化范圍抗拉強度相差10MPa，所以拉伸速率對抗拉強度的影響為±5MPa，按均勻分布考慮：（Rp0.2v）=rel（Rp0.2v）=2.3.

14、5規(guī)定塑性延伸強度的相對合成不確定度標準不確定度分項不確定度來源相對標準不確定度rel（rep）測量重復(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)定塑性延伸強度的相對擴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斷后伸長率不確定度評定數(shù)學模型 A斷后伸長率L0原始標距Lu原始標距斷后伸長（LuL0）的測量精確到±0.25mm。在測定不確定度時公式表達為：與L0

15、彼此不相關(guān)，則：rel(A)= 2.4.1A類相對標準不確定度分項rel（rep）的評定本例評定三個試樣測量平均值的不確定度，故應(yīng)除以。 rel（rep）=1.778%2.4.2原始標距的B類相對不確定度分項rel（L0）的評定根據(jù)標準規(guī)定，原始標距的標記L 應(yīng)準確到±1%。按均勻分布考慮，則：rel（L0）0.577%2.4.3斷后伸長的B類相對標準不確定度分項rel（）的評定斷后伸長（LuL0）的測量精確到±0.25mm。本試驗平均伸長為15.598，按均勻分布考慮k=，則：rel（）0.925% 2.4.4數(shù)字修約帶來的相對標準不確定度分項rel（off）斷后伸長率的

16、修約間隔0.5%。按均勻分布考慮，修約帶來的相對標準不確定度分項：rel（off）0.465% 2.4.5斷后伸長率的相對合成不確定度標準不確定度分項不確定度來源相對標準不確定度平均值rel（rep）測量重復(fù)性1.778%31.05%rel（L0）試樣原始標距0.577%50mm斷后伸長0.925%15.598mmrel（off）修約0.465%相對合成不確定度：rel(A)= 2.137%2.4.6斷后伸長率的相對擴展不確定度 取包含概率p=95%,按K2相對擴展不確定度 2.5斷面收縮率不確定的評定數(shù)學模型 Z斷后伸長率S0原始橫截面積Su斷后最小橫截面積公式中Su不獨立，與S0相關(guān)性顯著

17、。近似按S0與Su相關(guān)系數(shù)為1考慮。符合下式關(guān)系： (Z)= 2.5.1A類標準不確定度（rep），故應(yīng)除以（rep）= 2.5.2原始橫截面積S0 的相對標準不確定度分項的評定：根據(jù)GB/T228-2002 標準中，測量原始橫截面積時，測量每個尺寸應(yīng)準確到±0.5%。 S0 =ab =+(1)測量寬度a引入的不確定度(2)測量厚度b引入的不確定度則 =+0.578%試樣公稱面積190mm22.5.3斷裂后橫截面積的標準不確定度分項標準中規(guī)定斷裂后最小橫截面積的測定應(yīng)準確到±2%，按均勻分布考慮： 根據(jù)計算斷后縮徑處最小直徑處橫截面積平均為100.7mm22.5.4數(shù)字修約帶來的相對標準不確定度分項（off）根據(jù)GB/T228.1-2010金屬材料 第1部分：室溫拉伸試驗方法，第22條中的規(guī)定，斷后伸長率的修約間隔1%。按均勻分布考慮，修約帶來的相對標準不確定度分項：rel（off）0.289% 2.